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氧化鋁剛玉熟料的製備指標與效能——耐火材料原料篇

2022-04-03由 科瑞耐材 發表于 畜牧業

氧化鋁可以做耐火材料嗎

1。α-Al2O3微粉:

α-Al2O3微粉又稱活性氧化鋁,是Al2O3所有的變體中密度最大和最穩定的,是經過充分細磨、以原晶尺寸大小1μm的α-Al2O3為基本組成的煅燒氧化鋁。

氧化鋁剛玉熟料的製備指標與效能——耐火材料原料篇

氧化鋁剛玉熟料的製備指標與效能

美國鋁業公司於1935年研製成板狀氧化鋁,但他們的板狀氧化鋁是採用預燒後的工業氧化鋁經細磨、成球后在略低於熔點的溫度(即1925℃左右)的超高溫條件下燒結制備的。

由於這種燒結剛玉價格較電熔剛玉便宜,而無論在純度方面,還是燒結性和高溫特性等方面都優於電熔剛玉,美國鋁業公司先後在德國、荷蘭等國建有分公司生產燒結剛玉。

日本於1965年開始從美國輸入燒結剛玉生產技術,1973年建成了自己生產燒結剛玉的工廠,其使用範圍和數量在逐漸提高和擴大。

目前,我國上海、江蘇、山東等地很多廠家也在生產燒結剛玉,而且得到了比較緻密的燒結剛玉。

燒結剛玉的生產工藝過程,一般是將工業氧化鋁預燒,使γ-Al2O3轉化為α-Al2O3,然後再細磨、成球、高溫燒成,俗稱二步法;也有采用將工業氧化鋁即γ-Al2O3直接細磨、成球、高溫燒成的一步法生產燒結剛玉。

燒結剛玉的生產工藝,各生產廠家都不盡相同,但都符合下述的基本生產工藝:原料→磨細→混料→成型→乾燥→燒成→加工→檢驗。燒結剛玉的主晶相均為α-Al2O3,但由於煅燒溫度及新增物不同,α-Al2O3晶體尺寸及晶粒形貌有一定差異。

如1750~1650℃煅燒熟料中的剛玉晶體多為5~15μm的等軸晶體,其中個別晶粒尺寸達100~200μm,偶然可見50μm×200μm~200μm×400μm的菱形晶體,晶粒分佈不均勻。

1750~1830℃煅燒的熟料,平均晶粒尺寸為50~100um。1900~1950℃煅燒的熟料,等軸晶體尺寸很大,而且多由粗大的菱形晶體組成。

1900℃煅燒的熟料,α-Al2O3晶體尺寸等於50~150m,1950℃煅燒的剛玉晶體呈板狀或薄片狀。而1500±20℃煅燒的熟料晶體尺寸小於10m,其中有分佈不均勻的3μm×10m5μm×15m的α-Al2O3針狀結晶。

下表所示為各國用不同方法制備的燒結剛玉熟料技術指標

氧化鋁剛玉熟料的製備指標與效能——耐火材料原料篇

2。電熔白剛玉:

電熔白剛玉是以煅燒氧化鋁或工業氧化鋁為原料,在電弧爐中高溫熔化而成的,Al2O3質量分數大於99%,白色塊料,顯氣孔率在6%~10%,主晶相α-Al2O3,晶體為長條形和菱形。由於純度較高,在電爐作業中不發生化學反應,但熔融液相的溫度、冷卻速度等對塊料的結構有很大影響。在均質方面,關鍵在於獲得緻密度料塊。原料中的Na2O凝固時形成β-Al2O3,容易聚集在料塊的中央部位,會對耐火材料帶來不利影響,所以必須注意原料中Na2O含量。

3。電熔棕剛玉:

電熔棕剛玉是以天然鋁礬土礦為原料,以碳素(焦炭或無煙煤)做還原劑,同時加入鐵屑為沉澱劑,以形成矽鐵沉澱在電爐爐底,在電弧爐內經2250℃以上高溫精煉製成。棕剛玉呈棕褐色、韌性好,一般Al2O3質量分數大於94。5%礦物組成以α-Al2O3為主,晶體形狀中心部分為菱形、厚板形核帶有裂紋的顆粒,周邊有較多的SiO2、CaO熔體結晶,呈長板狀。由於雜質因素,棕剛玉原料中往往伴隨有六鋁酸鈣、鈣斜長石、尖晶石、金紅石等次晶相以及玻璃相。

下表為典型棕剛玉技術指標

氧化鋁剛玉熟料的製備指標與效能——耐火材料原料篇

4。電熔亞白剛玉:

電熔亞白剛玉是在還原氣氛和控制條件下電熔特級和一級鋁礬土礦而得的,熔融時加入還原劑、沉澱劑和脫碳劑。在冶煉過程中,前期以過量的還原劑將TiO2還原除去,在冶煉後期加入脫碳劑或吹氧以除去過量的碳,從而得到亞白色的電熔剛玉。通常Al2O3質量分數大於98%,顯氣孔率小於4%,剛玉結晶一般為粒狀,尺寸在1~15μm。主要雜質礦物包括六鋁酸鈣、金紅石鈦酸鋁及其固溶體。

5。低鈉亞白剛玉:

低鈉亞白剛玉除具有亞白剛玉的純度高、自銳性好、磨削能力強、化學性質穩定,耐酸鹼腐蝕等特性外,還具有超越普通亞白剛玉耐高溫效能的優點。

6。高鋁礬土熟料:

高鋁礬土熟料耐火度高達1780℃,化學穩定性強、物理效能良好。耐火材料行業所稱的鋁礬土通常是指煅燒後w(Al2O3)≥48%、而含Fe2O3較低的鋁土礦,高鋁礬土熟料是經過煅燒的鋁礬土礦。熟料為灰白淺黃及深灰色,可用來製作電熔棕剛玉,也可以用於鎂質復相耐火材料中。