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§3-5 莫来石质耐火材料 一、烧结莫来石制品 绪言 1. 概念 莫来石质耐火材料 系指以合成莫来石为主要原料制成的、以莫来石为 主晶相的耐火材料。 2. 分类 烧结莫来石制品：以合成莫来石为骨料、以莫来石细粉（或白刚玉细粉、石英细粉）及高纯度粘土等为基质，经高温烧成得到的莫来石质制品。 熔铸莫来石制品：以高铝矾土或工业氧化铝、粘土或石英进行配料，经熔融、浇铸、退火处理而成的莫来石质制品。 （一）原料——合成莫来石 烧结莫来石 电熔莫来石 第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日 §3-5 莫来石质耐火材料 一、烧结莫来石制品 （一）原料——合成莫来石 烧结莫来石 电熔莫来石 合成莫来石的生产工艺过程为： 高温熔融 原 料 配 料 细 磨/混合 压块或成球 高温煅烧 冷却 破粉碎 筛分备用 第三十页，共四十八页，2022年，8月28日 一、烧结莫来石制品 （一）原料——合成莫来石 1. 烧结法合成莫来石 A. 配料类型 a). 天然高铝矾土 + 高岭土 b). 工业氧化铝 + 粘土 c). 工业氧化铝 + 硅石 d). 工业氧化铝 + 高铝矾土（或“三石”精矿） e). 刚玉 + 硅石 ● 我国生产配方以 a)、b)两种为主。 注意使Al2O3的配比量稍高 于莫来石的理论铝含量， 以减少刚玉相含量。 B. 合成工艺路线类型 §3-5 莫来石质耐火材料 第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日 一、烧结莫来石制品 1. 烧结法合成莫来石 B. 合成工艺路线类型 a). 配合料 → 干混、细磨→ 成球→ 回转窑煅烧 b). 配合料 → 湿磨→ 压滤→ 块体料→ 回转窑煅烧 c). 配合料 →干混、细磨→ 加水练泥→ 压成料块→ 隧道窑煅烧 C. 质量影响因素 b). 配合料的细度：主要影响合成莫来石的烧结温度。烧结法合成莫来石主要依靠Al2O3与SiO2间的固相反应来完成，提高原料的细度，无疑将加速 莫来石的合成速率，以及合成莫来石的烧结程度。 a). 煅烧温度：采用纯净的Al2O3与SiO2原料合成莫来石时，一般在1200℃左右即开始形成，到1650 ℃时反应完成，但此时莫来石晶体发育不完善，到1700 ℃以后才能发育好。故这种情况下，合成莫来石的煅烧温度应 ≥ 1700℃。当采用天然原料配料时，煅烧温度可稍低些。 §3-5 莫来石质耐火材料 第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日 一、烧结莫来石制品 1. 烧结法合成莫来石 C. 质量影响因素 c). 原料的纯度：少量杂质的存在即可降低合成料中莫来石的含量。实验证明，危害最大的是R2O，它们在高温下可促使莫来石分解，融入玻璃相。Fe2O3 能延缓莫来石化反应的进程。TiO2少量存在时促进莫来石化反应和莫来石晶体生长——部分Ti4+进入A3S2晶格，形成有限固溶体；但大量存在的TiO2会起助熔作用。 2. 电熔法合成莫来石 以工业氧化铝（或优质矾土熟料）、高纯硅石为原料，经配料、混合 均匀后，投入电弧炉中熔融，再冷却成莫来石熔块，然后将莫来石熔 块粉碎、酸洗净化制成不同粒度的原料使用。 ◆ 控制的工艺参数主要是：熔融温度和时间、冷却速度等。 §3-5 莫来石质耐火材料 第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日 一、烧结莫来石制品 （二）烧结莫来石制品的生产工艺 ● 无论采用烧结莫来石作原料，还是采用电熔莫来石作原料，烧结莫来石 耐火材料的生产工艺过程都与高铝制品的生产工艺相似。 ● 需要注意的工艺要点是：准确配料（颗粒级配、骨料与细粉之比例）、混合均匀、高压成型、充分烧结。 ● 烧成温度：采用烧结莫来石作骨料时 1550 ~1600℃；采用电熔莫来石为骨料时 ＞1700 ℃ 。 二、熔铸莫来石制品 1. 熔铸莫来石制品的生产工艺过程 §3-5 莫来石质耐火材料 第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日 第一页，共四十八页，2022年，8月28日 §3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础 硅酸铝质耐火材料以SiO2和Al2O3为基本化学组成，杂质成分通常是TiO2、Fe2O3、 CaO、MgO、RO2等。因此，Al2O3—SiO2系相图是这类耐火材料的理化基础。 1585 第三章 硅酸铝质耐火材料 第二页，共四十八页，2022年，8月28日 （1）固溶体二元化合物莫来石的组成不是固定的，其Al2O3含量波动于72~78%，相当于A3S2~A2S之间的化学组成。但习惯上以A3S2表示。 （2）莫来石的理论熔点为1910℃，比重3.08~3.11，晶体常呈针状、短柱状生长，耐酸碱侵蚀。当Al2O3含量大于78%时，成为具有刚玉的莫来石固溶体。 §3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础 1585 E1 E2 第三章 硅酸铝质耐火材料 （3）当Al