高铝衬砖的主要原料是什么？

 

我国高铝矾土的储量丰富：产地从黄河以北的山西、河北和山东，穿过中部的河南和广西，直至西南的贵州和云南。目前出产高铝矾土熟料的主要产地在山西、河南和贵州。在湖南也有一些规模较小的矿在开发中。我国高铝矾土主要矿物为水铝石、勃姆石、高岭石和叶蜡石，可按其矿物组成，分为三种类型：水铝石-高岭石型 

(DK);勃姆石-高岭石型(BK);水铝石-叶蜡石型(DP)。而目前DK型高铝矾土应用为广泛，DK型高铝矾土熟料按其Al2O3含量分为S、Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ等。

 

①高铝矾土的化学组成高铝矾土化学组成中，主要成分是Al2O3和SiO2，其典型的化学成分见表1所列。表2是按铝土矿的化学成分和用途分级。

注：一至六级品适用于一水硬铝型矿石;七级品适用于三水铝型矿石。

Al2O3是铝土矿中的主要成分，其含量越高越好，目前生产工业氧化铝要求铝硅比不低于3.0?3.5。其他氧化物都视为杂质，SiO2是碱法生产氧化铝的有害杂质，铝土矿中的SiO2含量高，将使冶炼棕刚玉或者生产工业氧化铝的生产效率降低。

 

高铝矾土中TiO2和Fe2O3是两种主要杂质。TiO2的含量往往随着Al2O3的增高而同步增加。研究表明：TiO2在二级高铝矾土中，主要与莫来石形成固溶体，进入玻璃相量少，对制品烧结不利，但有利于提高制品的高温力学性能;而在特种、Ⅰ、Ⅲ高铝矾土中，TiO2进入玻璃相较多，因而会增加液相量，降低液相黏度，有利于烧结，但不利于提高制品的高温性能。

高铝矾土的碱金属氧化物K2O、Na2O是一种很强的熔剂，它们在较低的温度下产生液相。当其含量偏高时，会影响熟料和制品的相组成和含量，对制品的性能带来不利影响。

高铝矾土中的CaO含量一般较低，约0.2%。它的存在对制品的高温性能不利，在技术条件中对其含量也有影响。

 

高铝耐火砖所用原料有哪些？ 

根据资源条件和高铝耐火砖要求不同，可采用以下几类原料：以含水铝氧矿物(一水铝石、三水铝石等)为主要组成的高铝矾土；硅线石族矿物(包括蓝晶石、红柱石、硅线石等)；人工合成原料，如工业氧化铝、合成莫来石、电熔刚玉等。中国高铝钒土资源丰富，质地优良，产地主要分布在山西、河南、河北、贵州、山东等地。所产的高铝钒土，主要是一水铝石(α?Al2O3·H2O)和高岭石两种矿物的混合物。  

  

轻质高铝砖原料 

生产轻质高铝砖一般均使用三级矾土熟料、Al2O3粉和软质粘土。

三级矾土中R2O含量为0.5％～2％，烧结温度在1100~1400℃之间。根据试验，矾士中的R2O可促使莫来石晶相分解，有1％的R2O可形成10％的玻璃相和刚玉，当R2O含量接近2％时.莫来石晶相趋于消失，而形成较多的刚玉和玻璃相，正因为R2O对莫来石有分解作用，导致矾土中莫来石针状晶体相互穿插的网络结构崩溃。使莫来石以孤岛状存在玻璃相之中，使荷重软化温度降低和热稳定性变差。因此对原料中的R2O含量要特别限制，对使用松香酸钠作发泡剂的注浆工艺尤其要严格。

TiO2亦是矾土中含量较高的杂质之一,在三级矾土中，TiO2进入玻璃相较多，降低液相粘度，有利于烧结，但不利于提高轻质高铝砖的高温性能。

R2O在矾土熟料的主晶相莫来石和刚玉中均有较大的固熔度，Fe2O3在1200℃开始固熔于莫来石，到1300℃固熔10％～12％。而在刚玉中，1200℃约固熔12％，1400℃时约固熔18％。在还原气氛下，固熔度降低、易于脱熔进入玻璃相。轻质高铝砖在还原气氛中使用时，对Fe2O3亦要严加限制。  

 

高铝衬砖原料烧结的三个阶段 

高铝砖的原料主要有高铝矾土、蓝晶石、红柱石、硅线石及工业氧化铝等。高铝矾土是高铝砖的主要原料。

高铝矾土在煅烧过程中发生一系列物理化学变化，由水铝石和高岭石为主要矿物的高铝矾土在煅烧时，大致分为三个阶段，即分解脱水和莫来石化阶段、二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。

①分解脱水和莫来石化阶段

加热到400~1200℃范围时高铝矾土发生分解和莫来石化反应。

②二次莫来石化阶段

二次莫来石化也称次生莫来石化，是指高铝矾土中所含高岭石分解并形成莫来石后，析出的无定形SiO2与水铝石分解后形成的游离刚玉发生反应再次生成其来石的过程。

③重结晶烧结阶段

二次莫来石化完成后，进入重结晶阶段，莫来石和刚玉晶体发育长大，气孔缩小和消失，坯体逐渐致密化并烧结。这些过程都是在高温下完成的。因此，高铝砖耐火原料须在较高的温度下和较长的时间内才能达到良好的烧结。当含少量Fe2O3、TiO2等杂质时，它们与SiO2、A12O3发生化学反应生成液相，有助于二次莫来石化和重结晶过程的进行。