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高铝砖的简介高铝砖的简介 高铝砖的简介 一、 简介 高铝砖：用铝硅系原料生产的耐火材料中，以Al2O3为主要成分划分的砖有高铝砖、莫来石砖及刚玉砖。 耐火砖：具有一定形状和尺寸的耐火材料。按制备工艺方法来划分可分为烧成砖、不烧砖、电熔砖、耐火隔热砖；按形状和尺寸可分为标准型砖、普通砖、特异型砖等。例如：耐火粘土砖、高铝砖、硅砖、镁砖等。 二、 原料矿 在自然界中主要有铝土矿和硅线石族矿物。 硅线石族矿物：存在于受过变质过程的泥质岩中，或原矿床经风化后的冲积层中。在变质期间经历了温度与压力的演变作用，泥质岩内部基质结晶，形成硅线石、红柱石及蓝晶石矿。它们有着相同的化学成分，其理论组成为Al2O362．93％，SiO237．07％，是天然的无水硅酸铝原料，但它们有不同的矿物特性。大部分无水硅酸铝原料，需要经过选矿，提高纯度才能使用。 铝土矿：化学组成及物理性能变化的范围很大，是由于它在成矿初期，含铁物质与氢氧化铝呈胶体状的混合物的缘故。矿床分布较广，有些矿床对耐火材料是无价值的，主要作炼铝的原料。原料中含铁量高的，俗称铁矾土。作为耐火材料使用的是呈白色或灰白色，较纯的矿，耐火度在1800～2000℃。原料的化学组成变化较大。铝土矿的特性与氧化铝相似，与碱金属氧化物作用，生成铝酸盐，起酸根的作用；与酸作用，生成铝盐。铝矾土是非塑性的含水氧化铝矿物，含有一水铝石和三水铝石。 一水铝石的分子式为Al2O3 H2O，属斜方晶系白色鳞片状，硬度7，密度3．5g／cm3。中国铝矾土主要矿物是一水硬铝石和高岭石的混合物。其他次要矿物有勃 姆石、迪开石、三水铝石、金红石及含铁矿物等，普遍Al2O3含量高、Fe2O3含量低，灼减14％左右。矿石很硬，不易破碎。 三水铝石的分子式为Al2O3 3H2O，它比一水硬铝石的结晶更明显。通常形成块状结核，断面光滑，密度2．4g／cm3。有类似球粘土的加热收缩量。纯的三水铝石熔点2035℃，也是一种很好的耐火原料。 铝矾土开采时必须分级，且不能混入其他矿石。对原料本身的杂质氧化物必须限制，Fe2O3不超过2％～2．5％，CaO不超过0．5％～0．7％，尤其K2O、Na2O的含量更应严格控制。 天然的含水及无水高铝原料，加热时出现收缩或膨胀。在制砖之前预先煅烧可控制或减轻这些现象。 煅烧原料可用回转窑、竖窑及倒焰窑。采用回转窑，以油为燃料，可达到高温，灰分少，能获得高质量的熟料，用竖窑或倒焰窑煅烧时，生烧料多，带来的灰分、杂质多，劳动强度大，但投资少、见效快。 硅线石族矿物受热产生膨胀，生成莫来石和游离氧化硅，其反应为： (Al2O3 SiO2)---->3Al2O3 2SiO2 SiO2 开采的硅线石族矿石，经过精选后所含杂质甚微。煅烧后生成的莫来石结构均匀。按理论计算，莫来石含量达86％。形成莫来石过程的特点是：从颗粒表面开始，逐渐向颗粒内部扩展。 这种同质异型矿物具有膨胀特点，可不经煅烧，直接用来制砖，故又称为节能原料。 三、 技术性能 铝矾土加热变化可分为3个阶段，即分解阶段、二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。分解阶段在400～1200℃范围；二次莫来石化阶段开始于1200℃，完 成温度根据铝矾土中Al2O3/SiO2比的不同在1400～1500℃范围内；温度再高为重结晶烧结阶段。在整个煅烧过程中，出现莫来石时产生膨胀，所以除了莫来石组成范围的铝矾土难烧结外，大部分的铝矾土烧后都呈现烧成收缩。经过煅烧生成晶相与玻璃相。不同Al2O3含量的铝矾土煅烧后生成不同含量的莫来石、刚玉。
高铝砖的矿物组成根据所使用的铝矾土所定，熟料的矿物组成一般是莫来石、刚玉和玻璃相。莫来石理论组成为Al2O371．8％，SiO228．2％，其熔融分解温度为1840℃。具有针状结晶，呈网络交叉结构，高温状态表现出较好的强度。刚玉以α-Al2O3形态存在，熔点为2050℃，硬度为莫氏9级，呈粒、柱状晶体，有良好的化学稳定性，对酸、碱性炉渣都有一定的抵抗能力。 以莫来石矿物组成为基础，根据Al2O3含量，可以判断高铝砖的相组成。砖中Al2O3低于71．8％时，组成基础是莫来石和SiO2，如LZ-48牌号砖。因含有大量的SiO2在高温下形成的液相可达20％～30％；砖中Al2O3超过71．8％时，多余的Al2O3在高温下形成刚玉晶体，同时生成2个高温晶相，共熔温度由低Al2O3含量砖的1595℃上升到1840℃，如牌号为LZ-75的砖。实际上，生产中不可能反应达到完全的相平衡状态，但形成的玻璃相甚少，存在于晶相的局部间隙中，含量不超过10％。 高温机械性能不完全取决于砖内的Al2O3含量，更取决于形成的晶体形状及玻璃相数量，组成与粘度。对高铝砖进行的蠕变试验或刚性模量和断裂模量的研究表明，莫来石质砖高温机械性能好于高Al2O3含量的砖。LZ-75牌号的高铝砖，尽管形成大量的高耐火度的α-刚玉晶体，呈粒、柱状，其微观结构坚固性不亚于莫来石结构，但在应力作用下晶间少量的玻璃液使其产生滑移，引起结构变形、强度下降。莫来石质砖，如LZ-65、LZ-55牌号，主要是莫来石晶体，呈针状，形成交叉网络结构，玻璃相充填其间，能承受应力，不易变形，具有良好的高温强度，尤其用硅线石族原料制的砖，原料纯度高，经过烧成生成莫来石与SiO2除少量的SiO2与极微量杂质形成玻璃相外，其余的SiO2生成方石英充填于莫来石晶间，在冷却后产生永久膨胀。该砖在长期使用中表现良好的抗蠕变性。LZ-48牌号的砖，尽管生成莫来石晶体，但它被大量的玻璃相淹没，所以高温机械强度较差，但常温耐压强度较好。因而，等速蠕变速率不同。LZ-75牌号砖的转折温度在1120～1130℃；LZ-48牌号砖的转折温度在1050℃；而莫来石质砖没有观察到转折点。 以莫来石和刚玉为基本组成的高铝砖高温断裂模量及刚性模量于800℃开始出现转折；抗张强度在1000℃附近开始转折，它们都有一个共同点，即在常温至1000℃之间，其强度随温度升高而增加，反映了两晶相受热膨胀减轻了残余内应力，使微裂纹弥合，导致强度升高。 同样，玻璃液粘度起到加速破坏结构的作用。尤其是K2O、Na2O的存在，不但使生成液相的温度降低，而且使液相粘度下降，流动性增大，导致制品高温强度迅速降低，甚至出现溃裂。 在理论上，Al2O3含量大于46%的硅酸铝质耐火材料称为高铝砖。我国规定高铝砖Al2O3含量大于48%。天然高铝矾土熟料 结合粘土细粉的细度越高，促进烧结作用越显著。 高铝砖的颗粒配比，一般采用3mm或5mm的临界颗粒，粗颗粒50-60%，中颗粒10-15%，细粉35-40%。临界颗粒大些，对提高抗热震性、颗粒紧密堆积有利，但易出现颗粒偏析，表面结构粗糙，边角、棱松散。（抗热震性——抵抗温度急剧变化和受热不均的能力。） 高铝砖的烧结温度有哪些： 200℃以下，坯体内残余水分的排除； 200-1250℃，结合粘土中的高岭石脱水分解，形成莫来石和游离SiO2； 1250℃以上，熟料中的α-Al2O3与游离SiO2结合生成二次莫来石，并伴随体积膨胀。（注：生成的物相密度不同。） 我们了解了高铝砖的烧结温度，再来了解一下高铝砖的性能优势有哪些？ 1、耐火度。高铝砖制品是硅酸铝质耐火材料制品中的高级品种，它的耐火度随Al2O3，含量的增加而提高，一般不低于1750—1790℃。如Al2O3含量大于95％的刚玉砖，耐火度可高达1900-2000℃。 2、荷重软化温度。高铝砖制品的荷重软化温度随二氧化硅和碱金属氧化物含量的增加而降低，但比粘土砖制品高，约为1420—1530℃。Al2O3。含量大于95％的刚玉砖，其荷重软化温度可达1600℃以上。 3、抗渣性。由于高铝砖制品中三氧化二铝呈中性而且含量高，所以此类材料制品对于酸碱性炉渣的侵蚀均有较强的抵抗能。 4、热震稳定性。高铝砖制品中，有刚玉与莫来石两种晶体共存，因为刚玉的热膨胀系数比莫来石热膨胀系数大，在耐火砖温度变化时，由于膨胀差异导致应力集中。所以，高铝砖制品比粘土砖制品的热震稳定性差，一般水冷次数只有3—5次。 5、重烧线变化。如果高铝砖制品的烧成温度足够，烧成时间充足，则体积稳定，重烧线变化小；反之，则产生如粘土砖制品的残余收缩，原因也是发生再结晶所致。
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