中國的鋁土礦(亦稱鋁礬土)資源較豐富。用天然鋁礬土生產的高鋁磚,Al2O3含量很難超過90%,因此,傳統上取90%Al2O3為高鋁磚中Al2O3含量的高值。此值以上為剛玉制品。在高鋁磚的組成中,有一個穩定的化合物——莫來石(3Al2O3、2SiO2),用人工可制造出接近理論成分的莫來石礦物相,故又單列出莫來石制品。
莫來石和剛玉是構成高鋁磚的主要晶相。莫來石的網狀結構使磚具有良好的高溫強度;剛玉晶體呈惰性,抗酸、堿性渣好。使高鋁磚在使用中顯示出良好的高溫性能和化學性能,并且隨Al2O3含量的提高而越加明顯。
性能
高鋁磚隨原料中Al2O3含量的不同,技術性能亦不同(表2)。對有特殊要求的熱工設備,在相應的Al2O3含量條件下,可改變工藝,制造出符合性能要求的制品,例如高爐操作受到爐內高溫、高壓、堿蒸氣及還原氣氛的侵襲,又有爐料的摩擦及渣的腐蝕,高爐高鋁磚具有高致密度,低透氣性及低Fe2O3含量的特點;熱風爐高鋁磚要求優良的蠕變性;電爐頂高鋁磚需要高耐火度、好的抗熱震性。
原材料的組成:采用高鋁礦石先選礦提純,再經過豎窯或回轉窯高溫煅燒,形成高鋁礬土熟料,需要達到一定的氣孔率,吸水率與體積密度,經過分級挑選后,鋁含量達到55%以上才能用做高鋁磚的原材料。
高鋁磚中的鐵含量對其性能的影響是的,高鋁磚中的鐵元素能夠降低其耐火度,主要原因在于鐵的氧化物在高溫下易于形成低熔點液相。同時,鐵元素在高溫環境中容易和其他物質發生反應,進而改變高鋁磚的內部結構,致使其高溫強度降低。鐵含量較高會使高鋁磚的熱導率增大,導致熱量傳遞加快影響其隔熱效果和能源利用效率,所以高鋁磚的生產過程中,對原料中的雜質含量有嚴格的要求。
在高鋁磚的生產過程中,一些常見的鋁含量的高鋁磚的鐵含量是固定的,例如,48%高鋁磚原料采用 60%高鋁礬土熟料,鐵含量需在 3.0%以內;55%高鋁磚原料采用 65%高鋁礬土熟料,鐵含量需在 2.5%以內;65%高鋁磚原料采用 75%高鋁礬土熟料,鐵含量需在 2.2%以內;75%高鋁磚原料采用 85%高鋁礬土熟料,鐵含量需在 2.0%以內;80%高鋁磚原料采用 88%高鋁礬土熟料,鐵含量則要在 1.5%以內。所以,嚴格的控制鐵含量對高鋁磚的質量是非常有必要的。
如何控制高鋁磚中的鐵含量不僅要從原料上進行控制,而且在生產工藝上也要進行控制,目前原料生產廠商通常通過選礦提純、除鐵等工藝來控制原料中鐵含量,以滿足生產不同等級高鋁磚的要求,確保高鋁磚能在相應環境中發揮良好性能,而生產過程中也要對原料配比進行把控,從而減少高鋁磚中的鐵含量,這樣不僅是高鋁磚的一個質量,而且,在其他耐火材料的生產過程中也是非常有必要的。
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