低蠕變高鋁磚研究現(xiàn)狀

在1400℃、1450℃、1500℃和1550℃溫度下百余個高鋁磚的蠕變率檢測結(jié)果的分布情況,據(jù)此可以縱觀我國一系高鋁磚的質(zhì)量水平。從中可以看出：

1、以高純?nèi)斯ず铣稍夏獊硎蛣傆竦戎苽涞?a href="http://www.07idc.cn/category/product/mullite">耐火磚,其高溫(1500-1550℃)蠕變率均較低;

2、以多種原料含部分人工合成原料制備的耐火高鋁磚,其高溫(1450℃)蠕變率基本上也能達到要求;

3、采用廉價的天然原料制備的耐火磚,其高溫(1400℃)蠕變率能達到指標(biāo)要求的并不多,需要采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

近年來,在低蠕變高鋁磚的研制過程中,一般都加入一定量的石英顆粒。對石英顆粒的作用及效果有不同的看法,一般認(rèn)為加入石英的作用主要有兩個方面,即增加高溫液相的粘度和利用未平衡反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹效應(yīng)和膨脹應(yīng)力效應(yīng)來提高抗負(fù)荷能力。在高鋁磚中加入石英顆粒,可提高液相中的SiO2含量,增加液相中的硅氧四面體的交聯(lián)程度,提高其粘度。同時,由于基質(zhì)中存在部分Al2O3,在高溫下有較強的擴散能力,Al3+擴散到石英顆粒中去,形成了一個以方石英為核心的鋁硅酸鹽層。Al2O3和SiO2反應(yīng)生成莫來石,這個反應(yīng)產(chǎn)生適量膨脹可以提高其抗蠕變性。在方石英顆粒周圍存在著一個由莫來石晶相和非晶相或微晶相構(gòu)成的薄層沿方石英顆粒中心至其邊緣,SiO2的含量逐漸減小。但莫來石化反應(yīng)還遠未達到平衡隨著時間的延長,反應(yīng)層厚度不斷增加,反應(yīng)速度減慢,可以保證這種非平衡反應(yīng)持續(xù)很長的時間。一般認(rèn)為,石英以中顆粒的形式加入為好,并要求有一定的粒度區(qū)間,如。石英加入量與剛玉數(shù)量有關(guān),在細粉全部采用剛玉時,石英加入量以左右為宜。由于剛玉細粉和石英顆粒的反應(yīng)過程是緩慢的,坯體燒成后仍有殘余的石英和剛玉,高鋁磚在高溫使用過程中會繼續(xù)發(fā)生石英和剛玉形成莫來石的反應(yīng),這個反應(yīng)伴隨有體積膨脹,而這種膨脹剛好可以抵消或部分抵消高溫使用過程中產(chǎn)生的收縮,使熱風(fēng)爐用低蠕變高鋁磚具有優(yōu)異的抗蠕變性能。

以全天然原料合成的莫來石為主要原料,制得了低蠕變剛玉-莫來石磚。該高鋁磚在1550℃、0.2MPa壓力下,50h蠕變量僅為0.16%。

此外,有的研究者還采用添加“三石,,反應(yīng)生成莫來石的方式,研制生產(chǎn)了熱風(fēng)爐用低蠕變高鋁磚。

“三石,'藍晶石、紅柱石、硅線石礦物在高溫下不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎?這種轉(zhuǎn)變叫莫來石化轉(zhuǎn)變。

由于三種礦物是同質(zhì)多象,即成分相同,但晶體結(jié)構(gòu)不同,因而在高溫下轉(zhuǎn)化為莫來石的溫度、時間、速度及體積效益不同,轉(zhuǎn)化為莫來石的過程、形態(tài)、結(jié)晶方向也不同。

由于添加了“三石”,改善了材料的顯微結(jié)構(gòu),增加了莫來石晶相含量,尤其在基質(zhì)部分,在莫來石化過程中形成良好的莫來石網(wǎng)絡(luò),有兩個明顯效果：

(1)改善了材料的高溫性能,如高溫強度和重?zé)湛s等,提高了材料的檔次。

(2)開發(fā)了多種礬土基高效耐火材料,有不同特色的新產(chǎn)品問世,如低蠕變磚、高荷軟磚、高熱震磚、微膨脹高鋁磚及電爐頂、水泥回轉(zhuǎn)窯用的磷酸鹽結(jié)合高鋁磚等。