低蠕變高鋁磚研究現狀

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

1、以高純人工合成原料莫來石和剛玉等制備的耐火磚,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℃)蠕變率能達到指標要求的并不多,需要采取相應的技術措施。

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產生的膨脹效應和膨脹應力效應來提高抗負荷能力。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程度,提高其粘度。同時,由于基質中存在部分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反應生成莫來石,這個反應產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。但莫來石化反應還遠未達到平衡隨著時間的延長,反應層厚度不斷增加,反應速度減慢,可以保證這種非平衡反應持續很長的時間。一般認為,石英以中顆粒的形式加入為好,并要求有一定的粒度區間,如。石英加入量與剛玉數量有關,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發生石英和剛玉形成莫來石的反應,這個反應伴隨有體積膨脹,而這種膨脹剛好可以抵消或部分抵消高溫使用過程中產生的收縮,使熱風爐用低蠕變高鋁磚具有優異的抗蠕變性能。

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,,反應生成莫來石的方式,研制生產了熱風爐用低蠕變高鋁磚。

“三石,'藍晶石、紅柱石、硅線石礦物在高溫下不可逆地轉變為莫來石,這種轉變叫莫來石化轉變。

由于三種礦物是同質多象,即成分相同,但晶體結構不同,因而在高溫下轉化為莫來石的溫度、時間、速度及體積效益不同,轉化為莫來石的過程、形態、結晶方向也不同。

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

(1)改善了材料的高溫性能,如高溫強度和重燒收縮等,提高了材料的檔次。

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