剛玉質(zhì)耐火材料介紹
剛玉質(zhì)耐火材料( corundum refractories)又稱氧化鋁制品。氧化鋁含量大于90%,以剛玉為主晶相的耐火材料。電熔剛玉熟料有棕剛玉和白剛玉兩類,其制品也有再結(jié)合電熔棕剛玉磚和白剛玉磚之分。制品機(jī)械強(qiáng)度高,硬度大,耐熱震性好,有良好耐磨性、抗氧化性和抗腐蝕性。
剛玉質(zhì)耐火材料的組成成分
剛玉(CorundumКорунд),名稱源于印度,系礦物學(xué)名稱,主要成分是Al2O3。剛玉Al2O3的同質(zhì)異相主要有三種變體,分別為α- Al2O3、β- Al2O3、γ- Al2O3。剛玉在莫氏硬度表中位列第9級(jí)。比重為4.00,有六角柱體的晶格結(jié)構(gòu)。因?yàn)?strong>剛玉的硬度幾次于金剛石,且比鉆石的價(jià)格低廉得多,所以成了砂紙及研磨工具的好材料,主要用于高級(jí)研磨材料。手表和精密機(jī)械的軸承材料,色彩絢麗的晶體作為寶石。摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅,一般稱之為紅寶石;而藍(lán)色或沒有色的剛玉,普遍都會(huì)被歸入藍(lán)寶石的類別。作為激光發(fā)射材料的紅寶石系人造晶體。紅寶石和藍(lán)寶石都屬于剛玉礦物,除星光效應(yīng)外,只有半透明-透明且色彩鮮艷的剛玉才能做寶石。
剛玉質(zhì)耐火材料的性質(zhì)
剛玉質(zhì)耐火材料是指以Al2O3為主成分,主晶相為α- Al2O3(剛玉)的耐火材料。由于它具有耐高溫、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優(yōu)良性能,因此具有廣泛的用途。
天然剛玉在自然界中分布量很少,且不集中,主要用作機(jī)械工業(yè)的研磨材料以及珍貴的工藝品。到目前為止,還沒有了利用天然剛玉生產(chǎn)耐火材料的報(bào)道。耐火材料工業(yè)上使用的剛玉原料都是從含Al2O3礦物的礦石,主要是鋁土礦中提取氧化鋁,再由氧化鋁制取。
剛玉質(zhì)耐火材料的種類
1、燒結(jié)剛玉耐火材料
(1)用燒結(jié)剛玉熟料制造的剛玉制品,一般稱為再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品;
(2)用輕燒剛玉粉的顆粒及細(xì)粉制造的剛玉制品,也稱為燒結(jié)氧化鋁制品。
2、電熔剛玉耐火材料
(1)熔鑄剛玉制品:將氧化鋁原料的配合料在高于熔融溫度下融化后,澆在預(yù)制的耐火模型中,經(jīng)過冷卻固化是結(jié)晶發(fā)育長大而形成的制品, 稱為熔鑄剛玉耐火材料。一般采用電熔方法融化。
將氧化鋁原料配合料在高于熔融溫度下熔化后,澆注在預(yù)制的耐火模型中,經(jīng)過冷卻固化使結(jié)晶發(fā)育長大而形成的制品,稱為熔鑄剛玉耐火材料。一般采用電熔方法熔化。
(2)再結(jié)合電熔剛玉制品:再結(jié)合電剛玉制品以電熔剛玉熟料為顆粒料,電熔剛玉細(xì)粉或燒結(jié)剛玉細(xì)粉為基質(zhì),配合制成的再結(jié)合燒結(jié)制品。其生產(chǎn)工藝要點(diǎn)為:電熔剛玉原料的處理。用電熔棕剛玉或白剛玉為原料時(shí),需將熔塊砸碎后揀選,除去棕剛玉塊夾帶的硅鐵合金或其他雜質(zhì)成分。白剛玉塊應(yīng)揀除呈片狀結(jié)晶的高鋁酸鈉,以及其他低熔物,這些雜質(zhì)礦物由于密度小,通常浮于剛玉熔塊的表面,較易鑒別。剛玉中含有少量的有害成分,會(huì)使制品燒結(jié)不良或開裂,故在使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行煅燒。未揀凈的硅鐵合金在500-1000度時(shí)氧化分解成Fe2O3和SiO2,含鈦礦物氧化成TiO2(金紅石)等,均產(chǎn)生較大的體積膨脹,經(jīng)過預(yù)燒,使這些分解、氧化反應(yīng)所帶來的破壞應(yīng)力消除在預(yù)燒過程中,避免在制品燒成時(shí)因?yàn)檫@些雜質(zhì)礦物的反應(yīng)產(chǎn)生膨脹而引起制品開裂。
剛玉質(zhì)耐火材料—耐火磚
Al2O3含大于90%以上的耐火磚稱為剛玉質(zhì)耐火磚,亦稱為純氧化鋁耐火磚制品。剛玉硬度很高(為莫氏硬度9級(jí)),熔點(diǎn)也高。這些都與結(jié)構(gòu)中Al—0鍵的牢固性有密切關(guān)系。因此,α- Al2O3是制作高溫耐火磚和高溫電絕緣材料的主要物相。
剛玉耐火磚具有抵抗酸、堿性爐渣、金屬和玻璃溶液作用的良好穩(wěn)定性。它在高溫下的氧化性氣氛或是在還原性氣氛中使用,均能收到良好的使用效果。剛玉耐火磚的基本材料是電熔剛玉或燒結(jié)剛玉。
有些廠家為改善剛玉耐火磚制品的某些性能,常向剛玉材料中加入某些化學(xué)一礦物成分,形成復(fù)合剛玉耐火磚。如鋯剛玉耐火磚、鉻剛玉耐火磚、鈦剛玉耐火磚等。
剛玉質(zhì)耐火材料的應(yīng)用
由于剛玉質(zhì)耐火材料具有很好的高溫性能,適用于各種適用條件。不僅可以砌筑高爐爐腹,還可以用于高爐和其他爐窯的熱風(fēng)爐。可用于1500~1700℃的爐墻、爐頂和格子磚,煤氣預(yù)熱器,在碳、甲烷、天然氣和焦?fàn)t煤氣直接作用下的設(shè)備內(nèi)襯和磚各自等,鋼的爐外真空處理和連鑄裝置,對(duì)無煙煤和其他碳制材料進(jìn)行高溫處理連續(xù)作業(yè)的立式爐,高溫碳化爐,高溫荷重很大的窯爐,操作溫度為1800℃的隧道窯及其他窯爐(低堿性氧化鋁為主的剛玉制品使用溫度可達(dá)1920~1950℃)作為催化劑和載熱體噴嘴小球,沸騰爐風(fēng)口帶(如煅燒汞礦用),加熱爐爐底,替代機(jī)器磨損快的金屬部件和內(nèi)襯,生產(chǎn)玻璃球和玻璃纖維的高溫玻璃熔窯頂和內(nèi)襯等。
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