莫來石是AL O -SiO 二元系常壓下唯一穩定存在的二元化合物,化學式為3AL O ·2SiO ,理論組成AL O 71.8%,SiO 28.2%。天然莫來石礦物非常稀少,至今世界上尚未發現具有工業價值的礦藏。莫來石通常採用燒結法或電熔法等人工方法合成。合成莫來石是一種優質的耐火原料,它具有膨脹均勻、抗熱震穩定性好、荷重軟化點高、高溫蠕變值小、硬度大、抗化學腐蝕性好等特點。
燒結莫來石
一、燒結莫來石
原料。燒結法合成莫來石所採用的原料組合有:工業氧化鋁+高嶺土(或焦寶石);工業氧化鋁+矽石(或熔融石英);工業氧化鋁+鋁礬土(鋁含量較低);氫氧化鋁+高嶺土;煅燒氧化鋁(α-AL O )+矽石(或熔融石英);工業氧化鋁+高嶺土+藍晶石(晶核作用);天然精選鋁礬土(B-K型);天然精選鋁礬土(D-K型)+高嶺土+藍晶石(晶核作用)。
合成工藝。合成莫來石原料的工藝有幹法和溼法之分。煅燒窯爐主要是迴轉窯和隧道窯。幹法工藝是將配合料放入球磨機或混合機中共同混合,經壓球或壓坯後用迴轉窯或隧道窯燒成。溼法工藝是將配合料加入到球磨機中溼法混磨,泥漿壓濾成餅,經真空擠出成型機劑製成泥段或泥坯用迴轉窯或隧道窯煅燒。溼法工藝製得的莫來石坯體一般合成溫度較低、反應較完全、莫來石含量較高、結構均勻性好。隧道窯煅燒利於控制莫來石熟料的微觀結構和晶體發育狀況。一般底鋁莫來石和中鋁莫來石可由單一的天然原料直接煅燒而成,如煅燒高嶺土或藍晶石等,配料和生產工藝較為簡單。
莫來石粉
影響燒結莫來石的因素。a.AL O /SiO 比。合成莫來石的配料組成應在AL O 71.8%-77.2%,SiO 22.8-28.2%,即AL O /SiO 比為2.55-3.40。許多研究表明,當配料中的AL O 在68%左右時,莫來石熟料中含量最高。b.原料的活性。燒結法合成莫來石主要通過固相反應來完成的,因此原料的活性對其有重要影響。c.原料的混磨方式與細度。d.坯體的成型方式。e.燒成溫度及保溫時間。f.雜質及添加物的影響。
二、電熔莫來石
原料及配方的選擇。電熔莫來石一般有高純電熔莫來石和普通電熔莫來石之分。其原料組合分別為工業氧化鋁+高純矽石和鋁礬土熟料+矽石。對原料的基本要求是:工業氧化鋁AL O >98%,Na O<0.5%,高純矽石SiO >99%,Fe O <0.03%,鋁礬土熟料AL O >88%,Ti O<3.5%,RO<0.5%,R O<0.5%,矽石Si O>99%,Fe O <0.3%。
電熔莫來石
電熔工藝。首先將矽石和鋁礬土等塊狀原料破碎至1.5mm以下,與其他粉狀物料混合後於混合機中混勻。在電爐底鋪一層混合料,用木炭或電極屑作起弧料,在電極下鋪成星形或三角形,下降電極起弧。待部分配料熔化,電流穩定在一定的數值以上,逐漸從周邊加料。
電熔莫來石性能。與燒結莫來石相比,電熔高純莫來石的高溫力學性能和抗侵蝕性要好。