PDF《蓝晶石基莫来石的开发与应用》

3 南阳市开元高温新材料有限公司 南阳市开元蓝晶石矿业有限公司 Email:sheqikaiyuan@163.

com 蓝晶石基莫来石的开发与应用 宋信钊1) 叶方保1) 孙高阳1) 杨文伟2) 杨敬梅2) 尹坤宝3) 1)郑州大学高温材料研究所 河南郑州

450052 2)南阳市开元蓝晶石矿 河南南阳

473000 3)郑州安耐克实业有限公司 河南新密

452375 摘要:蓝晶石基莫来石是一种新型的合成莫来石原料,它是以蓝晶石矿为起始原料,通过破碎、湿磨(与添加 剂共磨)、压滤、真空挤泥成型、干燥后在 1550?1600 ℃煅烧制得.该原料具有气孔率低、荷重软化温度高 、抗热震性好等优点.其物相为结合紧密、呈网络结构的柱状莫来石和高硅氧玻璃,无方石英相. 这些物 相和结构特征对材料的高温性能、 特别是荷重软化温度和抗热震性具有极大的改善作用. 将蓝晶石基莫来石 以15%?30%(w)的比例加入到水泥窑用硅莫砖、莫来石-堇青石窑具材料、热风炉用低蠕变和/ 或高抗热 震铝硅系制品(高铝砖、黏土砖、高铝-堇青石砖以及高铝-红柱石砖)中,它们的抗热震性、荷重软化温 度以及蠕变率均得到显著地提升. 关键词:蓝晶石基莫来石;

铝硅系制品;

物相组成;

结构;

高温性能;

应用 从20 世纪80 年代开始,国内外的研究就陆续从制备工艺以及选择添加剂等方面着手尝试将方石英溶 于 玻璃相, 以改善铝硅系耐火材料的使用性能, 进而开发出了一种新型耐火材料―莫来石-高硅氧玻璃复相 材料[1-3] .以蓝晶石矿为起始原料烧结合成的蓝晶石基莫来石,作为莫来石-高硅氧玻璃复相材料的一种,此前只有美 国弗吉尼亚蓝晶石矿业公司实现了工业生产,其商品系用蓝晶石精矿合成Al2O3 含量为58%(w)的莫来石.目前 ,国内仅有 南阳市开元蓝晶石矿 对该原料进行了开发应用,形成了 Al2O3 含量为 45%?60%(w)的系列蓝晶石基 莫来石原料和年产两万吨的能力.在该原料的合成中,根据不同使用性能的要求,其莫来石晶体的形貌从纤 维状/针状到柱状/粗柱状可控,均可形成交错互联的网络结构,而玻璃相均匀的 覆盖在晶体的表面或填充于 晶相之间.因此,这种莫来石优良的高温力学强度和热力学性能、高黏度的富硅玻璃相以及低的热膨胀性, 使材料在多种铝硅系产品中展现出很好的应用前景[4-5] .

1 蓝晶石基莫来石原料的合成及其性能 1.1 蓝晶石的基本性能 蓝晶石, 作为岛状铝硅酸盐矿物, 化学式为Al2O3・SiO2, 是天然优质的高铝耐火矿物原料, 其理论组 成为:w(Al2O3)=63.1%,w(SiO2)=36.9%.蓝晶石熔点高达1850 ℃,理论密度为3.56~3.67 g・cm-3 . 在加热过程中, 蓝晶石的莫来石转化温度与其矿物结构、 粒度、 杂质的种类及含量密切相关. 通常, 蓝 晶石在加热到

1100 ℃开始分解,到1450 ℃完全分解, 不可逆转变为莫来石和玻璃相, 分解过程中会 伴 随有16%~18%的永久性体积膨胀.同时,蓝晶石的膨胀性随Al2O3 含量的减少而减小,随蓝晶石粒度的增大 而增大. 其中, 当蓝晶石粒度小于 0.2 mm 时, 不同粒度蓝晶石线膨胀率无明显差异, 但当粒度大于 0.2 mm 时,蓝晶石膨胀差异变大,如在1400 ℃时,0.5 mm 粒级蓝晶石的膨胀率为10%~12%,0.149 mm 粒级为 8%~9%,0.074 mm 级仅为6%,因此,蓝晶石的膨胀率可以通过改变颗粒大小、粒度组成来调节[6] .此外,蓝 晶石还有优越的抗酸碱侵蚀性.