1、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生产的理化基础硅酸铝质耐火材料以硅酸铝质耐火材料以SiO2和和Al2O3为基本化学组成，杂质成分通常是为基本化学组成，杂质成分通常是TiO2、Fe2O3、 CaO、MgO、RO2等。因此，等。因此，Al2O3SiO2系相图是这系相图是这类耐火材料的理化基础。类耐火材料的理化基础。1585第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料（1）固溶体二元化合物莫来石的）固溶体二元化合物莫来石的组成不是固定的，其组成不是固定的，其Al2O3含量波含量波动于动于7278%，相当于，相当于A3S2A2S之间的化学组成。但习惯上以之间的化学组成。但习惯上
2、以A3S2表示。表示。（2）莫来石的理论熔点为）莫来石的理论熔点为1910，比重比重3.083.11，晶体常呈针状、，晶体常呈针状、短柱状生长，耐酸碱侵蚀。当短柱状生长，耐酸碱侵蚀。当Al2O3含量大于含量大于78%时，成为具有时，成为具有刚玉的莫来石固溶体。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硅酸铝质耐火材料生产的理化基础1585E1E2第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料（3）当）当Al2O3含量小于含量小于72%时，系统时，系统的低共熔点的低共熔点E1温度为温度为1585 左右，而该点组成为左右，而该点组成为SiO2: 94.5%，Al2O3: 5.5%。
3、说明在硅砖生产时，要注意严格控制杂质说明在硅砖生产时，要注意严格控制杂质Al2O3的含量。的含量。第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料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生产的理化基础（4）在）在Al2O3含量波动于含量波动于1572%区间，液相线变化较平坦，说明系区间，液相线变化较平坦，说明系统中的液相量随温度升高增加迅速。统中的液相量随温度升高增加迅速。这一特征决定了粘土砖和二、三等这一特征决定了粘土砖和二、三等高铝砖的荷软温度都不会太高。高铝砖的荷软温度都不会太高。（5）当）当Al2O3含量大于含量大于78%时，时，A3S2- Al2O3系统的低共熔点系统的低
4、共熔点E2温度温度为为1850左右，说明左右，说明 I 等高铝砖和等高铝砖和刚玉砖的液相生成温度高得多，具刚玉砖的液相生成温度高得多，具有比粘土砖和有比粘土砖和I、II等高铝砖好得多等高铝砖好得多的耐火性能。例如刚玉砖的荷软温的耐火性能。例如刚玉砖的荷软温度大于度大于1700 。1585E1E2粘土砖：粘土砖：13001400 I、II 等高铝砖：等高铝砖：14201500 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生产的理化基础（6）实际生产配料中，不可能只是）实际生产配料中，不可能只是Al2O3、SiO2两种化学成分，因此，两种化学成分，因此，其它成分对其它成分对Al2O3-S
5、iO2系统耐火性能的影响，当是必须考虑的要素。这些系统耐火性能的影响，当是必须考虑的要素。这些成分主要是：成分主要是：CaO、MgO、TiO2、Fe2O3、R2O等，它们的加入对铝硅系等，它们的加入对铝硅系统的液相形成温度都有较大影响，尤其是统的液相形成温度都有较大影响，尤其是R2O。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生产的理化基础 第三组分对铝硅系统的液相形成温度的影响，其中影响最大的是碱第三组分对铝硅系统的液相形成温度的影响，其中影响最大的是碱金属氧化物金属氧化物R2O。系统组成系统组成低共熔点低共熔点温度温度, 温降温降（）系统组成系统组成低共熔点低共熔点温度温度,
6、温降温降（）S-A3S21585A-A3S21850S-A3S2-KAS6985600A-A3S2-NAS61104746S-A3S2-NAS61050535A-A3S2-KAS61315535S-A3S2-F2A2S51210375A-A3S2-FA1380470S-A3S2-CAS21340240A-A3S2-CAS21512338S-A3S2-M2A2S51440145A-A3S2-MA1578272S-A3S2-AT1480105A-A3S2-AT1727123 由此可见，由此可见， R2O危害最大，即使含量很低（危害最大，即使含量很低（1%），就能使制品在），就能使制品在1000 左
7、右生成液相。使用过程中，碱性熔渣或气体均对硅酸铝质的制品有严重侵蚀左右生成液相。使用过程中，碱性熔渣或气体均对硅酸铝质的制品有严重侵蚀作用。作用。 对于铝硅系耐火材料，其高温性能随其中的对于铝硅系耐火材料，其高温性能随其中的Al2O3含量增加而提高；随含量增加而提高；随R2O、Fe2O3、CaO、MgO等溶剂成分含量增多而降低。等溶剂成分含量增多而降低。第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火材料的生产粘土质耐火材料的生产一、概念、分类一、概念、分类1. 粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土预先粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土
8、预先煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为含量为3048%的的耐火材料。耐火材料。2. 粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：少熟料粘土砖：少熟料粘土砖： 熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约2550%）多熟料粘土砖：多熟料粘土砖： 熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约1020%） 性能要求较高的制品一般采用多熟料配方，如高炉砖、盛钢桶砖等制性能要求较高的制品一般采用多熟料配方，如高炉砖、盛钢桶砖等制
9、品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配比。比。1. 少熟料粘土砖生产工艺少熟料粘土砖生产工艺 特点：特点：1. 废砖被少量配入。废砖被少量配入。2. 生粘土单独细粉碎后配入。生粘土单独细粉碎后配入。熟料及废砖熟料及废砖粗粗 碎碎中中 碎碎筛筛 分分 料料 仓仓筒筒 磨磨 机机细细 粉粉 碎碎筛下料筛下料筛上料筛上料结合粘土结合粘土干干 燥燥粉粉 碎碎配配 料料 仓仓配配 料料
10、混混 练练困困 料料成成 型型干干 燥燥烧烧 成成检验包装检验包装水、结合剂水、结合剂（骨料骨料）细细 粉粉二、生产工艺二、生产工艺2. 多熟料粘土砖生产工艺多熟料粘土砖生产工艺 特点：特点：1. 废砖不配入。废砖不配入。2. 生粘土的两种用法：生粘土的两种用法：一是与一是与熟料共同细磨，以保证其在细熟料共同细磨，以保证其在细粉中分布均匀，充分发挥结合粉中分布均匀，充分发挥结合剂作用。二是除与熟料共同细剂作用。二是除与熟料共同细磨外，还用部分生粘土调制成磨外，还用部分生粘土调制成泥浆形式，在混练时加入。泥浆形式，在混练时加入。筛下料（骨料）筛下料（骨料）熟熟 料料粗粗 碎碎中中 碎碎筛筛 分分
11、料料 仓仓筒筒 磨磨 机机细细 粉粉 碎碎结合粘土结合粘土干干 燥燥粉粉 碎碎筛筛 分分配配 料料混混 练练困困 料料成成 型型干干 燥燥烧烧 成成 检验包装检验包装纸浆废液纸浆废液配配 料料 仓仓调制调制 泥浆泥浆第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火砖的生产粘土质耐火砖的生产三、提高粘土砖高温性能的措施三、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于粘土砖的耐火度波动于15801770，热震稳定性较好，但，热震稳定性较好，但荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量较多。较多。1. 降低粘土原料的杂质（
12、尤其是碱金属氧化物）含量。降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。2. 适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。3. 采用高铝基质（采用高铝基质（Al2O3/SiO22.55）组成特征的配料。）组成特征的配料。4. 采用多熟料配料及混合细磨措施。采用多熟料配料及混合细磨措施。3-3 矾土基高铝质耐火材料的生产矾土基高铝质耐火材料的生产高铝质制品系指高铝质制品系指Al2O3含量在含量在48%以上的耐火材料，其分类有两以上的耐火材料，其分类有两种情况：种情况：（一）按制品的（一）按制品的Al2O3含量分含量分I 等高铝砖：等高铝砖： 75% II 等高铝砖
13、：等高铝砖： 65 75III 等高铝砖：等高铝砖： 48 65Al2O3含量含量（二）按制品的矿物组成分（二）按制品的矿物组成分低莫来石质高铝制品低莫来石质高铝制品莫来石质高铝制品莫来石质高铝制品莫来石莫来石刚玉质制品刚玉质制品刚玉刚玉莫来石质制品莫来石质制品刚玉质高铝制品刚玉质高铝制品Al2O3含量渐增含量渐增第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料1. 化学矿物组成化学矿物组成（1）化学组成）化学组成主要化学组成：主要化学组成：Al2O3、SiO2。其中。其中Al2O3波动于波动于4580%。主
14、要杂质组成：主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。总含量为。总含量为2.56.0%。关于耐火材料生产用铝土原料（生料）分类的技术条件（关于耐火材料生产用铝土原料（生料）分类的技术条件（YB3271963）：）：级级 别别化学成分含量（化学成分含量（%）耐火度耐火度（）Al2O3Fe2O3CaO特级品特级品752.00.51770一级品一级品70752.50.61770二级品二级品60702.50.61770三级品三级品55602.50.61770四级品四级品45552.00.717703-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高
15、铝矾土原料新的分类方法稍有不同：新的分类方法稍有不同：牌牌号号等等级级Al2O3（%）Al2O3/SiO2比值比值煅烧熟料中煅烧熟料中Al2O3含量（含量（%）煅烧熟料中煅烧熟料中相组成情况相组成情况特特A特级特级762090刚玉刚玉AI 级级68765.5208090刚玉、莫来石刚玉、莫来石B1II 等甲级等甲级60682.85.57080莫来石、刚玉莫来石、刚玉B2II 等乙级等乙级52601.82.86070莫来石莫来石CIII 级级42521.01.84860莫来石、玻璃相莫来石、玻璃相 1. 化学组成化学组成 试验证明：特级、试验证明：特级、I级及级及III级矾土比较容易烧结，而级矾
16、土比较容易烧结，而II级矾土（尤其级矾土（尤其是是II 等乙级矾土）难以烧结。等乙级矾土）难以烧结。 3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产 我国所产铝矾土基本上是水铝石我国所产铝矾土基本上是水铝石高岭石型的，且大多是一水硬高岭石型的，且大多是一水硬铝石铝石高岭石型的，也有少部分地区出产的铝矾土属于一水软铝石高岭石型的，也有少部分地区出产的铝矾土属于一水软铝石高岭石型的。高岭石型的。常见杂质矿物：铁质矿物、金红石、三水铝石（常见杂质矿物：铁质矿物、金红石、三水铝石（ -Al2O33H2O），），以及滑石、白云石、叶腊石、绢云母、长石等。以及滑石、白云石、叶腊石、绢云母、长石等
17、。主要矿物组成：主要矿物组成：水铝石水铝石高岭石高岭石 （Al2O32SiO22H2O）一水硬铝石（一水硬铝石（-Al2O3H2O）一水软铝石（一水软铝石（-Al2O3H2O）无疑，矾土矿中的水铝石含量越高，则其等级越高，耐火度越高。无疑，矾土矿中的水铝石含量越高，则其等级越高，耐火度越高。一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料 2. 矿物组成矿物组成3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料3. 高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化 高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各
18、种矿物加热变化的综合反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：（1）分解阶段（）分解阶段（4001200左右）左右）此阶段的主要化学反应是：此阶段的主要化学反应是：-Al2O3H2O-Al2O3 + H2O400600（刚玉假相）（刚玉假相）-Al2O3（刚玉）（刚玉）1100水铝石分解后形成的刚玉假相仍保持水铝石之外形，在温度高于水铝石分解后形成的刚玉假相仍保持水铝石之外形，在温度高于1100之后，逐渐转变为刚玉。之后，逐渐转变为刚玉。V=27.24%3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料（1）分解阶段（）分解阶
19、段（4001200左右）左右）Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2 + 2H2O450550（偏高岭石）（偏高岭石）V = 17.2% SiO2（方石英）（方石英） 3(Al2O32SiO2)3Al2O32SiO2 + 4SiO2 950（一次莫来石）（一次莫来石）（无定形）（无定形）3. 高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料（2）二次莫来石化阶段（）二次莫来石化阶段（12001500左右）左右）Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2 + 2H2O450550（偏高岭石）（偏高岭石） 3(Al2O32SiO2)3Al
20、2O32SiO2 + 4SiO2 950（一次莫来石）（一次莫来石）（无定形）（无定形） “二次莫来石化过程二次莫来石化过程” 系指由高岭石莫来石化后析出的系指由高岭石莫来石化后析出的SiO2，与，与水铝石水铝石分解后形成的分解后形成的-Al2O3反应形成莫来石相的过程。即：反应形成莫来石相的过程。即：-Al2O3H2O-Al2O3 + H2O400600（刚玉假相）（刚玉假相）-Al2O3（刚玉）（刚玉）1100+3Al2O32SiO2（二次莫来石）（二次莫来石）V + 10%3. 高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料（2）二次莫来石化
21、阶段（）二次莫来石化阶段（12001500左右）左右）二次莫来石化的完成温度因铝矾土中的二次莫来石化的完成温度因铝矾土中的Al2O3/SiO2比值不同而不同。比值不同而不同。如如 I 级矾土的二次莫来石化过程结束于级矾土的二次莫来石化过程结束于1400 左右，而左右，而II级矾土的二次级矾土的二次莫来石化过程要到莫来石化过程要到1500 左右才能结束。左右才能结束。在二次莫来石化过程的同时，矾土中的杂质与在二次莫来石化过程的同时，矾土中的杂质与SiO2、Al2O3反应形成反应形成液相，部分液相，部分TiO2、Fe2O3固溶入莫来石和刚玉晶体。液相的存在既有助固溶入莫来石和刚玉晶体。液相的存在既
22、有助于二次莫来石化的进行，也为重结晶提供了条件。于二次莫来石化的进行，也为重结晶提供了条件。（3）重结晶阶段（始于二次莫来石化趋于完成时，止于烧结结束）重结晶阶段（始于二次莫来石化趋于完成时，止于烧结结束）该阶段的物理变化表现为：莫来石和刚玉晶体发育长大；气孔缩小、逐该阶段的物理变化表现为：莫来石和刚玉晶体发育长大；气孔缩小、逐渐消失；料块逐渐致密并烧结，吸水率迅速降低。渐消失；料块逐渐致密并烧结，吸水率迅速降低。3. 高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料4. 影响高铝矾土烧结的因素
23、影响高铝矾土烧结的因素 （重点！）（重点！）（1）二次莫来石化过程）二次莫来石化过程 二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。实验表明，二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。实验表明，II 级矾土级矾土煅烧时最难烧结，其烧结温度与特级矾土相当（煅烧时最难烧结，其烧结温度与特级矾土相当（16001700 ）。其原）。其原因在于：因在于： 矾土的烧结，既意味着其中二次莫来石化过程的完善，亦意味着矾土的烧结，既意味着其中二次莫来石化过程的完善，亦意味着重结晶过程进行了适当的程度。因此，重结晶过程进行了适当的程度。因此，影响铝矾土烧结的因素主要是影响铝矾土烧结的因素主要是二次莫来石化过程和液相的数量
24、及组成。二次莫来石化过程和液相的数量及组成。a). II 级矾土中的级矾土中的Al2O3含量恰好处于莫来石的理论组成附近（含量恰好处于莫来石的理论组成附近（6575%），），铝硅比铝硅比Al2O3/SiO22.55，因此烧结过程中生成的莫来石量最大，二次莫，因此烧结过程中生成的莫来石量最大，二次莫来石化过程最长，产生的体积膨胀最大，使得烧结困难。来石化过程最长，产生的体积膨胀最大，使得烧结困难。一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料4. 影响高铝矾土烧结的因素影响高铝矾土烧结的因素（1）二次莫来石化过程）二次莫来石化过程b). 在在II级矾土矿物组成中，高岭石和水铝石接近于各占约级矾土矿物组成中，高
25、岭石和水铝石接近于各占约50%（51.5/48.5），其组织结构最不均匀，含有许多结构致密、大小不等且分布不），其组织结构最不均匀，含有许多结构致密、大小不等且分布不均的球状或椭球状体，这使得均的球状或椭球状体，这使得II级矾土的二次莫来石化过程结束的温度级矾土的二次莫来石化过程结束的温度最高。最高。 总之，促进矾土的二次莫来石化是保证其充分烧结的重要前提，而总之，促进矾土的二次莫来石化是保证其充分烧结的重要前提，而矾土的烧结则始于其二次莫来石化过程结束的温度。因此，矾土的煅烧矾土的烧结则始于其二次莫来石化过程结束的温度。因此，矾土的煅烧温度一般控制为超过其二次莫来石化完成温度大约温度一般控制
26、为超过其二次莫来石化完成温度大约100200. .特级矾土：特级矾土：16001700 I 级矾土：级矾土： 15001600 II 级矾土：级矾土： 16001700 III 级矾土：级矾土：15001550 各级矾土原料的各级矾土原料的实际煅烧温度实际煅烧温度3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料4. 影响高铝矾土烧结的因素影响高铝矾土烧结的因素（2）液相的数量与组成情况）液相的数量与组成情况 液相的存在既有助于二次莫来石化的进行，也会促进重结晶过程。液相的存在既有助于二次莫来石化的进行，也会促进重结晶过程。 在高温作用下，液相将晶粒拉紧在
27、一起并填充晶粒间的空隙，降低料在高温作用下，液相将晶粒拉紧在一起并填充晶粒间的空隙，降低料块中的气孔率，促进烧结过程的完成。块中的气孔率，促进烧结过程的完成。 K2O、Na2O含量增多时，将增加液相量、降低其粘度，结果将明显降含量增多时，将增加液相量、降低其粘度，结果将明显降低矾土的烧结温度，使烧结范围变窄。低矾土的烧结温度，使烧结范围变窄。 实验结果表明，实验结果表明， 在矾土煅烧时，杂质中的在矾土煅烧时，杂质中的K2O、Na2O全部进入玻璃全部进入玻璃相。相。CaO、MgO大部分进入玻璃相。而大部分进入玻璃相。而Fe2O3、TiO2在特级和在特级和 I 级矾土中，级矾土中，由于含量高，进入
28、玻璃相较多；但在由于含量高，进入玻璃相较多；但在II 级矾土中，进入结晶相形成固溶级矾土中，进入结晶相形成固溶体较多。体较多。3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾土基高铝砖的生产工艺要点二、矾土基高铝砖的生产工艺要点矾土基高铝砖的生产工艺和前述的多熟料粘土砖生产工艺相似：矾土基高铝砖的生产工艺和前述的多熟料粘土砖生产工艺相似：熟熟 料料粗粗 碎碎中中 碎碎筛筛 分分料料 仓仓细细 碎碎结合粘土结合粘土干干 燥燥粉粉 碎碎筛筛 分分配配 料料混混 练练困困 料料成成 型型干干 燥燥烧烧 成成 检验包装检验包装纸浆废液纸浆废液配配 料料 仓仓骨料骨料3-3 矾土基高铝质耐
29、火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾土基高铝砖的生产工艺要点二、矾土基高铝砖的生产工艺要点1. 对矾土熟料进行拣选分级，合理使用。即：根据不同等级制品的质对矾土熟料进行拣选分级，合理使用。即：根据不同等级制品的质量要求，采用相应等级的矾土熟料来生产。量要求，采用相应等级的矾土熟料来生产。 衡量矾土熟料质量的指标有：衡量矾土熟料质量的指标有： 化学组成（化学组成（ Al2O3、SiO2、 Fe2O3+TiO2、K2O+Na2O 等含量）；等含量）； 烧结程度（吸水率、体积密度等）。如烧结程度（吸水率、体积密度等）。如体积密度要求通常为：特级品体积密度要求通常为：特级品3.00， I 级品级品
30、2.80， II 级品级品 2.55， III 级品级品2.45 。2. 配料。配料。 结合剂的选用与用量结合剂的选用与用量 结合剂选用：生粘土结合剂选用：生粘土 + 纸浆废液纸浆废液 生粘土用量：特等及生粘土用量：特等及I、II 等高铝砖不宜太多，一般为等高铝砖不宜太多，一般为5%10%。III 等高铝砖用量较多，一般达等高铝砖用量较多，一般达1520%。主要考虑生粘土和熟料反应生成。主要考虑生粘土和熟料反应生成二次莫来石、产生体积效应，以及粘土原料带入低熔点杂质的问题。二次莫来石、产生体积效应，以及粘土原料带入低熔点杂质的问题。3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾
31、土基高铝砖的生产工艺要点二、矾土基高铝砖的生产工艺要点2. 配料。配料。 不同质量等级的熟料适当配合使用，有利于改善其基质组成。且这不同质量等级的熟料适当配合使用，有利于改善其基质组成。且这样混合配料时应以样混合配料时应以邻级原料混配邻级原料混配为宜，为宜，Al2O3含量高的熟料以细粉加入含量高的熟料以细粉加入为宜。为宜。3. 颗粒级配。颗粒级配。一般也采用一般也采用“粗、中、细粗、中、细”三级配合，并遵循三级配合，并遵循“两头大、中间小两头大、中间小”的原的原则，以求获得最大的生坯密度。则，以求获得最大的生坯密度。 另外一项重要措施另外一项重要措施就是将熟料与生粘土共同细磨，这样有利于控制二
32、就是将熟料与生粘土共同细磨，这样有利于控制二次莫来石化反应在基质中进行，减少颗粒表面的二次莫来石化反应。并次莫来石化反应在基质中进行，减少颗粒表面的二次莫来石化反应。并且使共磨粉中的且使共磨粉中的Al2O3/SiO2稍大于稍大于2.55 。二、矾土基高铝砖的生产工艺要点二、矾土基高铝砖的生产工艺要点4. 烧成温度。烧成温度。 严格控制烧成温度和二次莫来石化反应。一般不希望烧成过程中严格控制烧成温度和二次莫来石化反应。一般不希望烧成过程中有二次莫来石产生，但这是不可能的有二次莫来石产生，但这是不可能的结合黏土加入量越多，二次结合黏土加入量越多，二次莫来石化效应越大。莫来石化效应越大。 隧道窑烧成
33、时，特、I、II 等高铝砖的烧成温度一般在15501580之间，III 等高铝砖的烧成温度一般在14301460之间 。烧成气氛为氧化气氛。三、高铝制品的性质及应用三、高铝制品的性质及应用1. 高铝制品属于中性耐火材料；耐火度较高（高铝制品属于中性耐火材料；耐火度较高（1770 ）；荷重软化）；荷重软化温度温度1550 ；但抗热震稳定性较差，不如粘土砖。；但抗热震稳定性较差，不如粘土砖。 2. 高铝制品的综合性能优于粘土砖，在冶金、建材、石化、电力等工业高铝制品的综合性能优于粘土砖，在冶金、建材、石化、电力等工业领域应用非常广泛。如用来砌筑冶金高炉、热风炉、电炉顶、水泥窑烧领域应用非常广泛。如
34、用来砌筑冶金高炉、热风炉、电炉顶、水泥窑烧成带、隧道窑高温带等。成带、隧道窑高温带等。 3-4 硅线石族高铝质耐火材料硅线石族高铝质耐火材料一、原料概况一、原料概况概念：系指采用硅线石族原料生产的高铝质耐火材料。概念：系指采用硅线石族原料生产的高铝质耐火材料。1. 硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称“三石三石”。它们。它们化学组成相同化学组成相同(Al2O3SiO2，Al2O3：62.92%；SiO2：37.08%)，但结构不，但结构不同。蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。同。蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。2. “三石三石”
35、加热到加热到1300以后，均不可逆地转化为莫来石：以后，均不可逆地转化为莫来石： 3(Al2O3SiO2)3Al2O32SiO2 + SiO2（一次莫来石）（一次莫来石） （无定形）（无定形）“三石三石”的莫来石化过程同样伴随有一定的体积膨胀，因此，的莫来石化过程同样伴随有一定的体积膨胀，因此，“三石三石”原料在某些收缩较大的材料生产中，有时用作膨胀剂。它们的部分物理原料在某些收缩较大的材料生产中，有时用作膨胀剂。它们的部分物理性质及高温转化性能如下表所示。性质及高温转化性能如下表所示。3-4 硅线石族高铝质耐火材料硅线石族高铝质耐火材料一、原料概况一、原料概况项项 目目蓝晶石蓝晶石硅线石硅线
36、石红柱石红柱石晶晶 系系三方三方斜方斜方斜方斜方结构特征结构特征岛状岛状链状链状岛状岛状生料外观颜色生料外观颜色青、蓝色青、蓝色灰色、白褐色灰色、白褐色淡红、肉红色淡红、肉红色密度（密度（g/cm3）3.533.653.233.273.133.16相对硬度相对硬度/C轴轴 5.5C轴轴 6.5767.57.5开始或快速转化温度开始或快速转化温度13001350约约 1540约约1400转化速度转化速度快快慢慢中中体积效应体积效应 (%)+1618+78+35莫来石结晶大小莫来石结晶大小35m35m3m3m20m20m“三石三石”矿物的部分物理性质及加热变化情况矿物的部分物理性质及加热变化情况3
37、-4 硅线石族高铝质耐火材料硅线石族高铝质耐火材料二、硅线石族高铝制品的生产工艺二、硅线石族高铝制品的生产工艺1. 硅线石族高铝制品的生产工艺过程与矾土基高铝制品的相同。硅线石族高铝制品的生产工艺过程与矾土基高铝制品的相同。2. 几点说明：几点说明：（1）红柱石基高铝砖可采用部分生料配料，因为其莫来石化的体积）红柱石基高铝砖可采用部分生料配料，因为其莫来石化的体积效应最小。效应最小。（2）用硅线石生料生产高铝砖时，应在较高温度下烧成，因为硅线）用硅线石生料生产高铝砖时，应在较高温度下烧成，因为硅线石的莫来石化反应开始温度较高（石的莫来石化反应开始温度较高（1500）。）。（3）硅线石族原料生产
38、高铝砖时，不宜采用生粘土，可在基质中适）硅线石族原料生产高铝砖时，不宜采用生粘土，可在基质中适当加入工业氧化铝，以提高制品中的莫来石含量。当加入工业氧化铝，以提高制品中的莫来石含量。3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品绪言绪言1. 概念概念莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料 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。主晶相的耐火材料。2. 分类分类烧结莫来石制品：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
39、基质，经高温烧成得到的莫来细粉、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。石质制品。熔铸莫来石制品：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，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。经熔融、浇铸、退火处理而成的莫来石质制品。（一）原料（一）原料合成莫来石合成莫来石烧结莫来石烧结莫来石电熔莫来石电熔莫来石3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品（一）原料（一）原料合成莫来石合成莫来石烧结莫来石烧结莫来石电熔莫来石电熔莫来石合成莫来石的生产工艺过程为：合成莫来石的生产工艺过程为：
40、高温熔融高温熔融原原 料料配配 料料细细 磨磨/混合混合压块或成球压块或成球高温煅烧高温煅烧冷却冷却 破粉碎破粉碎 筛分备用筛分备用一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品（一）原料（一）原料合成莫来石1. 烧结法合成莫来石烧结法合成莫来石A. 配料类型配料类型a). 天然高铝矾土天然高铝矾土 + 高岭土高岭土b). 工业氧化铝工业氧化铝 + 粘土粘土c). 工业氧化铝工业氧化铝 + 硅石硅石d). 工业氧化铝工业氧化铝 + 高铝矾土（或高铝矾土（或“三石三石”精矿）精矿）e). 刚玉刚玉 + 硅石硅石 我国生产配方以我国生产配方以 a)、b)两种为主。两种为主。注意使注意使Al2O3的配比量稍高
41、的配比量稍高于莫来石的理论铝含量，于莫来石的理论铝含量，以减少刚玉相含量。以减少刚玉相含量。B. 合成工艺路线类型合成工艺路线类型3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品1. 烧结法合成莫来石烧结法合成莫来石B. 合成工艺路线类型合成工艺路线类型a). 配合料配合料 干混、细磨干混、细磨 成球成球 回转窑煅烧回转窑煅烧b). 配合料配合料 湿磨湿磨 压滤压滤 块体料块体料 回转窑煅烧回转窑煅烧c). 配合料配合料 干混、细磨干混、细磨 加水练泥加水练泥 压成料块压成料块 隧道窑煅烧隧道窑煅烧C. 质量影响因素质量影响因素b). 配合料的细度：配合料的细度：主
42、要影响合成莫来石的烧结温度。烧结法合成莫来石主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要依靠Al2O3与与SiO2间的固相反应来完成，提高原料的细度，无疑将加速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。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：煅烧温度：采用纯净的采用纯净的Al2O3与与SiO2原料合成莫来石时，一般在原料合成莫来石时，一般在1200左右即开始形成，到左右即开始形成，到1650 时反应完成，但此时莫来石晶体发育不完善，时反应完成，但此时莫来石晶体发育不完善，到到1700 以后才能发育好。故这种情况
43、下，合成莫来石的煅烧温度应以后才能发育好。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。当采用天然原料配料时，煅烧温度可稍低些。3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品1. 烧结法合成莫来石烧结法合成莫来石C. 质量影响因素质量影响因素c). 原料的纯度：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，它们在高温下可促使莫来石分解，融入玻璃相。璃相。Fe2O3 能延缓莫来石化反
44、应的进程。能延缓莫来石化反应的进程。TiO2少量存在时促进莫来石少量存在时促进莫来石化反应和莫来石晶体生长化反应和莫来石晶体生长部分部分Ti4+进入进入A3S2晶格，形成有限固溶体；晶格，形成有限固溶体；但大量存在的但大量存在的TiO2会起助熔作用。会起助熔作用。2. 电熔法合成莫来石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。块粉碎、酸洗净化制
45、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。控制的工艺参数主要是：熔融温度和时间、冷却速度等。3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品一、烧结莫来石制品（二）烧结莫来石制品的生产工艺（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。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。例）、混合均匀、
46、高压成型、充分烧结。 烧成温度：采用烧结莫来石作骨料时烧成温度：采用烧结莫来石作骨料时 1550 1600；采用电熔莫来；采用电熔莫来石为骨料时石为骨料时 1700 。二、熔铸莫来石制品二、熔铸莫来石制品1. 熔铸莫来石制品的生产工艺过程熔铸莫来石制品的生产工艺过程3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料二、熔铸莫来石制品二、熔铸莫来石制品1. 熔铸莫来石制品的生产工艺过程熔铸莫来石制品的生产工艺过程原原 料料配配 料料混混 合合 熔熔 融融浇注成型浇注成型冷却析晶冷却析晶 退退 火火 冷加工冷加工检验包装检验包装（1）原料。）原料。用以生产熔铸莫来石制品的原料主要是矾土熟料或工业用以生产熔铸
47、莫来石制品的原料主要是矾土熟料或工业氧化铝、粘土或硅石。氧化铝、粘土或硅石。（2）配料组成。）配料组成。正确选择配料组成是制取莫来石含量高、刚玉和玻璃正确选择配料组成是制取莫来石含量高、刚玉和玻璃相含量低的熔铸莫来石耐火材料的首要工艺条件。相含量低的熔铸莫来石耐火材料的首要工艺条件。3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料二、熔铸莫来石制品二、熔铸莫来石制品1. 熔铸莫来石制品的生产工艺过程熔铸莫来石制品的生产工艺过程（2）配料组成。）配料组成。 莫来石固溶体的组成介于莫来石固溶体的组成介于A3S2A2S之间，铝硅比之间，铝硅比(Al2O3/SiO2)介于介于2.55 3.39（Al2O3:
48、72%78%）之间。另外，实践证明，接近于）之间。另外，实践证明，接近于A3S2Al2O3系统低共熔点组成（系统低共熔点组成（ Al2O3: 79% ）的物系，熔融后的）的物系，熔融后的熔液具有较好的流动性，能够在其冷却析晶时容易生成均匀细小的晶熔液具有较好的流动性，能够在其冷却析晶时容易生成均匀细小的晶粒。粒。 因此，从理论上讲，配料组成宜采用偏高的铝硅比（因此，从理论上讲，配料组成宜采用偏高的铝硅比（2.82.9）。）。但是，另一方面，由于高温下物料中的但是，另一方面，由于高温下物料中的SiO2会损失一部分，使会损失一部分，使Al2O3含量相对增多，这样就有可能使铝硅比超过含量相对增多，这
49、样就有可能使铝硅比超过3.0 。因此，实际生产中，。因此，实际生产中，铝硅比一般控制的偏低些，通常在铝硅比一般控制的偏低些，通常在 2.50 左右。左右。3-5 莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料二、熔铸莫来石制品二、熔铸莫来石制品（2）配料组成。）配料组成。 高温下致使高温下致使SiO2 损失的两个原因：损失的两个原因：i) 高温下部分高温下部分SiO2 挥发。挥发。ii) 部分部分SiO2 被还原剂被还原剂 C 还原，进而与金属铁化合生成硅铁（还原，进而与金属铁化合生成硅铁（FeSi），），从熔液中分离出来：从熔液中分离出来：2SiO2 + Fe2O3 + 7C 2FeSi + 7CO（3）
50、熔融。）熔融。电弧炉、间歇式作业；低电压（电弧炉、间歇式作业；低电压（150190V）大电流）大电流（16001900A）作业制度。熔融温度在）作业制度。熔融温度在19002200之间，能耗之间，能耗 约约25003000 KWh/t 制品。制品。 加入的还原剂有两种选择：木炭或焦炭。还原剂的加入量视原料中的加入的还原剂有两种选择：木炭或焦炭。还原剂的加入量视原料中的Fe2O3含量而定，不宜过多。否则会使含量而定，不宜过多。否则会使SiO2被还原的数量过多，影响莫来石的生成量。被还原的数量过多，影响莫来石的生成量。另外，为使熔融过程中产生的气体易于逸出，通常在配料中环加入适量的木屑。另外，为使
