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技術專欄

剛玉耐火材料

編輯:   分類:技術專欄  發布:2018-05-29   瀏覽:次

 剛玉耐火材料是指含Al2O390%以上,主晶相為α- Al2O3(剛玉)的耐火材料。由于它具有耐高溫、硬度大、強度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優良性能,因此隨著現代科學技術的發展,應用范圍越來越大。

    剛玉是礦物名稱,1798年;時剛玉名稱列入礦物學,以前叫寶石。其化學成分上要是Al2O3,為α- Al2O3晶體,屬于離子晶體。純凈的剛玉晶體是無色透明的,含有微量鉻的剛玉晶體呈淡紅色,俗稱紅寶石;含有微量鐵和鈦的剛玉晶體呈藍色,俗稱藍寶石。
    真正的Al2O3,同質異晶體有六種,還有兩種固溶體,把轉化過程中的中間物也算進去的話,就有十來種之多。但不管是什么形態,α- Al2O3是高溫穩定型晶體,其他的在高溫下轉化為α型且是不可逆的。剛玉系造巖礦物,天然剛五與區域巖漿及接觸巖漿的作用有關系。在堿性巖漿中,如果Al2O3含量過剩,則可以結晶出剛玉。在偉晶巖漿階段,花崗質偉晶巖因去硅作用,亦可形成剛玉礦床。在熱液階段,Al2O3是不活潑的組分,某些近地表的酸性、中性火山噴發巖受到巖漿后期的溶液作用,發生次生石英巖化,可形成剛玉、高鋁礦物。富含鋁質的粘土巖、頁巖受到區域變質作用后,可形成剛玉礦床,在外生條件下,由于剛玉較穩定,因此也可形成沉積的剛玉礦床??杉?,各種地質作用都可以形成剛五礦床。
     世界上產剛玉的國家主要有:哈薩克斯坦,南非、加拿大等。我國的河北、西藏、江蘇、江西、山東等省區發現剛玉礦床。
    然而,大多數天然剛玉都含有雜質,到目前為止,還沒有利用天然剛玉生產耐火材料的報道。工業上使用的剛玉原料都是從含Al2O3,礦物的礦石,如鋁土礦、霞石、明礬石等提取的氧化鋁,再由氧化鋁制取。目前,世界上95%以上的氧化鋁是用鋁土礦生產出來的。主要是用拜耳法,少數采用燒結法、聯合法及其他方法生產氧化鋁。我國的氧化鋁生產是解放后建立和發展起來的。1954年,山東建設的第一座生產氧化鋁的工廠投產以來,在河南、貴州、山西、廣西等地也先后建起了生產氧化鋁的工廠。氧化鋁的產量和品種不斷增加,質量日益提高。我國根據高硅鋁土礦的資源特點,成功地掌握了堿石灰燒結法和1昆聯法的氧化鋁生產工藝。1995年12月,廣西平果建成我國第一個用拜耳法生產氧化鋁的工廠。我國氧化鋁生產技術取得了一系列重要成就。
   世界上生產的氧化鋁約5%用于耐火材料,5%用于磨料、電子、石油、化工、陶瓷、造紙等行業,90%以上供電解煉鋁用。因此,不少氧化鋁廠都很重視特種氧化鋁的生產,如活性氧化鋁、低鈉氧化鋁、γ-Al2O3、超細α-Al2O3微粉及高純A1(OH),等。目前,還沒有專門生產耐火材料的氧化鋁工廠。由于工業氧化鋁是松散的結晶粉末,呈多孔疏松結構,不利于Al2O3;晶體彼此接觸,因而不利于燒結。工業氧化鋁還不能直接生產耐火材料,要經過煅燒或者電熔再結晶,使γ-Al2O3變成α-Al2O3(剛玉),使其燒結及致密化。因此,按生產方法將剛玉分為輕燒(1350~1550℃)剛玉(亦稱輕燒α-Al2O3)、燒結(1750~1950℃)剛玉、電熔剛玉。
    按晶體形態,將剛玉分為板狀或片狀剛玉、柱狀剛玉、粒狀剛玉、單晶剛玉、微晶剛玉、β-剛玉、α、β-剛玉(前者與生產方法有關,β-剛玉及α、β-剛玉與Na2O含量有關系)。按外觀顏色分為白剛玉、棕剛玉、紅剛玉(紅寶石,、藍剛玉(藍寶石)、青剛玉、黑剛玉、白藍剛玉(白藍寶石)、紫剛玉、透明剛玉、黃剛玉。按含有少量其他物質成分分為鉻剛玉、鋯剛玉,鈦剛玉、釩剛玉、鎳剛玉、鐠釹剛玉、錫剛玉、雜剛玉等。
    由于剛玉材料所使用的原料豐富,供應方便,在制造工藝方面,既可以用傳統的耐火材料生產工藝生產剛玉耐火材料,也可以用脫胎于傳統陶瓷的方法生產特種耐火材料,即高溫陶瓷,因此經過半個世紀的研制和生產,工藝日趨成熟,品種不斷增加,成為應用范圍最廣的耐火材料。
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