耐火材料基础知识

1、1.耐火材料的力学性能 耐压强度 抗折强度 粘结强度 一、耐火材料基本知识概述一、耐火材料基本知识概述 2.耐火材料的热学性能 一、耐火材料基本知识概述一、耐火材料基本知识概述 热膨胀性 导热性 热容 重烧线变化 3.耐火材料的使用性能 一、耐火材料基本知识概述一、耐火材料基本知识概述 耐火度 荷重软化温度 抗热态蠕变性 热震稳定性 抗渣性、抗氧化性、抗水化性、抗爆 裂性、抗碱性、耐磨性。 耐火度 耐火度是指耐材在无荷重时抵抗高温作 用而不融化的性能。 影响耐火度的因素 主要是耐火制品的化学成分，矿物组成及其分 布状态；各种杂质成分特别是具有强溶剂作用 的成分会严重降低制品的耐火度；成分分布不

2、 均同样也会降低制品的耐火度： 值得一提的是，耐火度虽然是判定耐火材料质量 尤其是化学纯度的一个指标，但在该温度范围材 料已不再具有结构强度和机械强度，故认为耐材 的耐火度越高，使用温度越高和越耐用的看法是 不正确的。 荷重软化温度 荷重软化温度是指耐材制品在承受恒定荷载和 持续升温条件下，产生一定变形量对应的温度， 是耐材制品在荷重、升温及时间的综合作用下 性能的特征值。 荷重软化温度的测定一般是加压0.2MPA（隔热 定形耐材制品0.05MPA），从试样膨胀的最高点 压缩至它原始高度的0.6%为软化开始温度（国际 标准为0.5%），4%为软化变形温度，40%为变 形温度。 决定荷重软化温度

3、的主要因素是制品的化学- 矿物组成，高荷重软化温度的晶相或液相，较 少的有害杂质都有利于制品荷重软化温度的提 高，另外，优良的生产工艺也与制品的荷重软 化温度直接相关。 几种耐材的荷重软化温度变化曲线 抗热态蠕变性 耐火材料的热态蠕变性即时指材料在恒定温度、 恒定荷载的作用下变形随时间的变化，一般用 变形率与时间的关系曲线或蠕变速率来表示。 由于施加荷重的方式不同，可分为热态压缩蠕 变、热态拉伸蠕变、热态抗折蠕变和热态扭转 蠕变等； 由于耐材在热态、荷重条件下的变形量及时间 -形变曲线，是随着材质、升温速率、恒定温 度、荷载大小等诸多因素的变化而变化的，而 且差异极大。因此对不同材质的不同制品

4、，需 根据其使用条件不同，单独规定其热态蠕变试 验温度等条件要求。 热震稳定性 耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏 的性能称为热震稳定性，通常用加热试 样后可经受水冷或风冷的次数或热震后 残余强度的保持率来表示； 影响耐火制品抗热震的主要因素为制品 的物理性能和显微结构，特别是热膨胀 性、热导率等；一般来讲，耐火制品的 热膨胀率越大，抗热震性越差；制品的 热导率越高，抗热震性越好。 热膨胀性 热膨胀性是指其体积或长度随着温度升 高而增大的性质。 影响热膨胀性的因素 材料的热膨胀性与其晶体结构和键强密 切相关，具体如下： 1.键强高的材料如SIC具有低的热膨胀系数； 2.对于组成相同的材料，结构

5、不同，热膨胀性能 也不同。通常结构紧密的晶体热膨胀系数都较大， 而类似于无定形的玻璃，则具有较小的膨胀系数； 键强高的材料如SIC具有低的热膨胀系数； 3.对于氧离子紧密堆积结构的氧化物，由于氧离 子紧密接触以及相互热振动，一般热膨胀系数较 大，如氧化镁、氧化铝等； 4.在非同向性晶体中，其热膨胀的各向异性十分 明显，各晶轴方向的热膨胀系数不等； 5.结构上高度各向异性的材料，其体积膨胀系数 都很小，可作为一种优良的抗热震材料，如瑾青 石； 对于耐火材料来说，热膨胀系数主要取决于它 的化学矿物组成，当制品中含有多晶转变的晶体 时，将导致热膨胀的不均匀变化，在相变点会发 生突变，例如硅质制品；

6、耐火材料的热膨胀对其热震稳定性有直接影响， 对于热膨胀大的以及有多晶转变的制品，无论在 烧成或者使用时均要注意。 名称名称粘土砖粘土砖莫来石莫来石 砖砖 莫来石莫来石 刚玉砖刚玉砖 刚玉砖刚玉砖半硅砖半硅砖硅砖硅砖镁砖镁砖 平均热膨 胀系数 （20- 1000oC） 10-6 4.56.05.55.87.07.58.08.57.07.911.513.014.015.0 常用耐火制品平均热膨胀系数 导热性 导热性是指单位时间内、单位温度梯度 时，单位面积试样所通过的热量。 影响导热性的因素 1.耐火材料中所含气孔对热导率影响最大，对一 定范围的气孔率来说，气孔率越大，热导率越小； 2.材料的化学

7、成分越复杂，杂质含量越多，添 加成分形成的固溶体越多，其热导率降低越明显， 晶体结构越复杂的材料，通常热导率也越小； 3.温度也是影响热导率的一个基本因素，大部分 耐材的热导率随温度升高而增大； 4.温度也是影响热导率的一个基本因素，大部分 耐材的热导率随温度升高而增大； 热容 热容（又称比热容）是指常压下加热1公 斤样品使之升温一度所需的热量。 影响热容的因素 耐火材料的热容是随它的化学矿物组成和所处的 温度条件而变化的，通常很少测定热容，检验标 准中也没有规定方法。 重烧线变化 重烧线变化是指将耐火材料试样加热到规定温度， 并恒定一定时间，冷却至室温以后，其线性尺寸 的不可逆变化。 耐火材

8、料在烧制过程当中的物理化学变化一般都 未达到烧成温度下的平衡状态，当制品在长期使 用中，受高温和时间的作用，会进一步产生物理 化学变化，从而进一步烧结和物相再结晶和玻璃 化，从而初始制品进一步密实，产生重烧收缩。 但是有的如硅质在高温下产生膨胀。 重烧线变化的大小表明制品高温体积稳定性的好 坏，为了降低耐火制品的重烧收缩或膨胀，在工 艺上一般提高砖坯的成型密度，适当提高烧成温 度或延长保温时间，但不宜过高，以免制品变形 或者进一步玻璃化，从而降低了热震稳定性。 冷态耐压强度 耐压强度 热态耐压强度 在室温下，耐火制 品试样单位面积上 所能承受到不被破 坏时的极限压力 耐火制品在指定高 温条件下

9、单位面积 上所能承受到不被 破坏时的极限压力 冷态抗折强度 抗折强度 热态抗折强度 在室温下，规定尺 寸的长方体试样在 三点弯曲装置上受 压弯作用不折断时 所能承受的极限弯 曲应力。 在规定的高温条件 下，单位截面的耐 材试样在三点弯曲 装置上受压弯作用 不折断时所能承受 的极限弯曲应力。 粘结强度： 耐火泥浆、接缝料、喷涂料、可塑料等不 定形耐材在各种温度及特定条件下与其他定形耐材 或施工体相接触部位的结合牢固程度的指标。 1.硅质耐火原料：以二氧化硅为主成分的天然矿物和人工 合成原料；通常将二氧化硅含量大于96%的硅质原料，如 硅石、石英沙、脉石英等称为硅质原料，将二氧化硅含 量大于60%

10、的硅质原料，如叶腊石、膨胀珍珠岩、硅藻土 等称为半硅质原料。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料硅质硅质 1.石英原料的主要类型：脉石英、石英砂、石英砂岩、石 英岩、石英质砾石及硅藻土等。 1.1 脉石英：颜色洁白、致密块状的石英；半透明，贝壳状断 口，油脂光泽，因呈脉状产出，故称脉石英。 1.2 石英砂：又称硅砂，由粒径0.12mm的石英组成的砂粒， 通常由暴露在地表的石英质母岩经风化、破碎而成。 1.3 石英砂岩：一种固结的砂质岩石，由硅质胶结物胶结石英 砂粒而成。 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英原料的主要类型及SiO2变体变体 1.4 石英岩：又称硅石，由石英砂岩受动力变质作用而生

11、 成的变质岩，主要由石英的颗粒集合体所构成。 1.5 石英质砾石：外形如鹅蛋，俗称“鹅卵石”，通常呈 白色、灰色、亦有黑色。色白者由石英岩、石英砂岩或 脉石英经风化、破碎、磨圆形成，色黑者多为燧石组成。 1.6 硅藻土：海水或淡水中的微生物硅藻类的遗体骨 骼（硅壳）堆积而成，本质上是含水的非晶质二氧化硅。 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英原料的主要类型及SiO2变体变体 2. SiO2变体的种类及性质 SiO2的种类 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英原料的主要类型及SiO2变体变体 -石英、-石英 -鳞石英、-鳞石英、-鳞石英 -方石英、-方石英 石英玻璃 2. SiO2变体的种类

12、及性质 SiO2的晶型转变 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英原料的主要类型及SiO2变体变体 重建型转变：从晶体表面开始逐渐 向其内部进行的，需要在转变温度 下保持相当长时间。为了加速其转 变需要加入矿化剂。 位移型转变：达到一定温度就骤 然发生，整个晶体同时发生，且 转变是可逆的。 3. 矿化剂对SiO2晶体转变的作用 在烧成时加速石英转变为鳞石英和方石英，而不显著 降低系统的耐火度；还能防止在烧成时因坯体发生急剧体 积效应而产生的松散与开裂。 矿化剂的矿化能力与下述因素有关： 1）矿化剂与SiO2形成液相的共熔温度 2）矿化剂与SiO2形成的液相的结晶能力 3）石英与亚稳方石英在液相

13、中的溶解速度 4）液相结构 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英原料的主要类型及SiO2变体变体 矿化剂的选择与加入量 矿化剂矿化作用的强弱不是选择矿化剂的位移标准， 实际生产中需根据硅石原料的组成与性质来确定。理想的 矿化剂应具备如下条件： 1）能与SIO2作用，并在不太高的温度下形成液相（一般 在13001350 以前以前），而且对系统的耐火度降低不大； 2）能够形成足够数量的液相，液相应具有低的粘度及较 强的润湿石英颗粒表面的能力； 3）矿化作用不过于激烈，烧成制品不产生裂纹； 4）矿化剂不具备水溶性，在坯体中易于分布； 5）价格合理，易于制备。 第一节第一节 石英原料的主要类型及石英

14、原料的主要类型及SiO2变体变体 1. 硅石的分类 硅质耐火材料的最主要原料是硅石。工业上对块状硅质原料统 称为硅石（石英岩）。 1.1 按硅石的组织结构分类 结晶硅石（再结晶石英岩）和胶结硅石（胶结石英岩） 第二节第二节 硅石硅石 由石英砂岩经变质作用再 结晶而成的变质岩。硅质 砂岩中的硅质胶结物在地 质作用下而在原石英颗粒 表面再结晶，成为石英颗 粒的增大部分 胶结硅石是石英颗粒被硅 质胶结物结合而成的沉积 岩，其中石英颗粒结晶较 小，杂质含量多，加热易 转变 1.2 按硅石的致密程度分类 硅石原料应具有较大的致密性，可以分为极致密、致密、 比较多孔和多孔四种。 第二节第二节 硅石硅石 硅

15、石类型硅石类型极致密极致密致密致密比较多孔比较多孔多孔多孔 吸水率%0.50.51.51.54.04.0 显气孔率%1.21.24.04.010.010.0 硅石的致密程度分类 1.3 按剧烈膨胀温度分类 硅石受热时，由于石英的多晶转变，其比重减小、体积膨 胀，加热至某一温度时会开始产生剧烈的膨胀。该温度越低， 砖坯烧成时松散开裂的可能性越大。按照剧烈膨胀开始温度 的高低可将硅石分为低热稳定性、中热稳定性和高热稳定性 三种。 第二节第二节 硅石硅石 硅石类型硅石类型低热稳定低热稳定中热稳定中热稳定高热稳定高热稳定 剧烈膨胀开始温度1150115012251225 膨胀率 %0.170.170.

16、200.20 硅石的剧烈膨胀开始温度 2 硅石的性质及评价 第二节第二节 硅石硅石 外观性质：结晶硅石外观呈乳白色、灰白色、淡黄以及红褐色。有光 泽，断面平滑连续；胶结硅石外观白色、灰白、淡黄、红色及黑色，断 面致密，呈贝壳状，几乎没有光泽。 组织结构：根据硅石的显微结构特性，在一定程度上可以判断硅石的 加热性质与转变情况。对于结晶硅石，如果石英结晶比较小，粒度大小 不一，并以锯齿状交错紧密结合，则煅烧时容易转变，膨胀也不大，并 且不易松散；如果硅石的石英结晶较大且直径大小接近并呈圆形，则烧 成膨胀大，转变慢，易松散，烧成制品易产生裂纹，砖的气孔率高，强 度低。 化学成分与耐火度：硅石中SIO

17、2是主成分，Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、 K2O、Na2O、TiO2等均为副成分。Al2O3的存在除增加硅石在高温下形成 液体的趋势外，还会延缓硅石的分解。Al2O3含量高时还会显著降低砖坯 的荷重软化点。Al2O3为2%时，荷软降低125； Al2O3为6%时，荷软降 低275；一般控制Al2O31.3%，生产优质硅砖则控制在0.5%。 第二节第二节 硅石硅石 K2O、Na2O是很强的溶剂，一方面他们能显著降低硅石的耐火度，另 一方面他们又能促进石英的转变。一般控制K2O+Na2O不超过0.2%0.5%。 Fe2O3、CaO、MgO 等杂质对硅石质量的影响不像K2O、Na2O那么

18、大，如 果他们呈分散状态存在可视为有益成分。 TiO2 不影响石英的转化，但能 降低硅砖的气孔率，提高体积密度，尺寸烧结，从而提高硅砖的导热率， 并改善热震稳定性，实践表明加入1.5%的金红石（ TiO2 ）效果较好。 当然不能单用化学成分及耐火对来决定硅石质量的好坏，还得考虑 其组织结构、煅烧性质等因素。 硅石的致密程度与转变速度：结晶硅石转变一般较慢，用于硅砖配料 时，快速转变的硅石烧成温度应降低，矿化剂的加入量也应适当减少； 而对于转变较难的硅石则可以采用细颗粒配料并加入适量的矿化剂。 重建型转变重建型转变 -石英 -鳞石英（870） -鳞石英 -方石英（1470） -方石英 石英玻璃（

19、1713） 位移型转变位移型转变 -石英 -石英（573 ） -鳞石英 -鳞石英（163 ） -鳞石英 -鳞石英（117 ） -方石英 -方石英（180-270 ） 粘土的生长情况：原生粘土和次生粘土 可塑性：硬质粘土、软质粘土、半软质粘土 主要矿物组成：高岭石族粘土、蒙脱石族、 伊利石族粘土 岩石类型：高岭土、高岭石粘土（软质粘土） 和高岭石粘土岩（半软质和硬质粘土） 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 耐火粘土的工艺性能： 分散性：反映粘土分散程度的性质，通常用粘土的颗粒组成或比表 面来表示。粘土属于高分散物质，粘土矿物为微细颗粒，一般不大 于10um，粘土的工艺性能主要取决于小于2

20、um颗粒的数量。粘土的 分散性与可塑性有密切的关系，分散度越高，可塑性越好，在水中 分散性越强； 可塑性：泥团在外力作用下易变形但不产生裂纹，在外力解除后仍 能保持其变形而不恢复原形的性能。粘土的可塑性强弱取决于粘土 的矿物组成、颗粒的细度和数量、液相的性质； 结合性：使成型后的砖坯能保持要求的形状，且具有一定机械强度 的性能称为粘土的结合性，一般分散程度越高，其结合性越强。 烧结性：在高温下煅烧后可获得具有一定致密度和强度的烧结物的 能力，工艺上通常用烧结程度（密度、气孔率、吸水率、晶体粒径、 水化程度、烧缩率）来衡定。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 第一节 软质粘土与半软质粘土

21、 软质粘土颗粒细微、在水中易分解，可塑性与粘结性 很强。在形成过程中多把一些有机物带来一同沉积，填 充在层间，碳化后形成含碳的有机质，同时易溶的钾盐 或钠盐易被自然流水溶解冲走。因此这类粘土的钾钠含 量较低，但颜色变化很大，有灰色、深灰色、甚至紫色、 淡红、白色，主要矿物为高岭石，耐火度为1600，煅 烧后层浅色。 半软质粘土主要伴生于煤层，夹杂有黄铁矿，它是粘 土中最有害的杂质。与软质粘土相比， Al2O3含量高一些， 在25%38%之间，颗粒大一些，主要矿物为高岭石。耐 火度通常大于1630。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 软质粘土的可塑性 在耐火材料生产中，软质粘土与半软质粘

22、土通常作为结合剂， 因而也被称为结合粘土。 在生产中为了增加含粘土坯料的可塑性，往往采用以下方法： 1、通过选料出去粘土中的非可塑性杂质； 2、将粘土细磨或风化，增加其细度； 3、加入适量可塑性物质如纸浆废液、动植物胶等； 4、加入适量膨润土或其他可塑性更好的粘土； 5、真空练泥处理。 软质粘土还有一种球粘土广泛应用于陶瓷行业，不作过多讨 论了 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 第二节 硬质粘土 硬质粘土是一种以高岭石为主成分的优质耐火粘土， 国内惯称为焦宝石。焦宝石组织结构十分致密，质地坚 硬，贝壳状断口，表面有滑腻感，真比重2.622.65，外 观呈浅灰色，灰白色。由于结构致密，因

23、此焦宝石在水 中不易分散，可塑性极低。主要矿物是高岭石，伴生少 量迪开石或云母类矿物。杂质通常有Fe2O3、TiO2、K2O、 Na2O、CaO、MgO、FeS2，但是含量较低，常因伴生矿物 不同而显著不同，比如Fe2O3含量较高时，焦宝石颜色发 暗，有较大面积的黑点或瘤点。（插入照片） 耐火度17701790 。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 第二节 硬质粘土 焦宝石受热后的变化 高岭石加热到100110 时失去吸附水，温度升高到 450600 时，失去结构水，此时为吸热反应，如下： Al2O3 2SiO2 2H2O（高岭石） Al2O3 2SiO2 +2H2O 二、常用耐火原料

24、二、常用耐火原料粘土粘土 Al2O3 2SiO2 （偏高岭石） Al6 Si2O13（Al-Si尖晶石） 3Al2 O3 2SiO2 弱结合莫来石 SiO2 （无定形） 3538% 温度升高到800 时： 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 Al6 Si2O13（Al-Si尖晶石）3Al2 O3 2SiO2 （莫来石） SiO2 （无定形） 温度升高到12001250 时，铝-硅尖晶石转换为莫来 石，而不释放出不定形的SiO2 ，此反应为放热反应，980 时形成的无定形SiO2 转换成方石英： SiO2 （方石英） 综合上述反应过程，高岭石的加热变化为： 3（Al2O3 2SiO2 2H

25、2O）（高岭石） 3Al2 O3 2SiO2 （莫来石） +4SiO2 +6H2O 这个反应过程中，体积膨胀约20%。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料粘土粘土 体积收缩是粘土加热变化的一个重要特征。这是其内部发生的一 系列物理化学变化所引起的（如脱水、分解、液相的形成及莫来石的 长大等）。体积收缩的大小，在不同的温度范围内有所不同。大部分 的耐火粘土的加热收缩开始于600 650，在9001000 以前收缩比 较缓慢。通常从1000 开始有明显的收缩，当温度升高到1250 左 右时，收缩趋向于停止，此时粘土达到烧结状态。 焦宝石熟料的质量与其烧结程度有密切关系。其烧结机理为液相 烧结，其烧结

26、性能取决于在高温下产生的液相数量与性质，即原矿中 所含溶剂杂质的种类及数量，以及Al2O3 /SiO2比值，焦宝石良好烧结 的主要标志是形成致密块，气孔率显著降低，颜色显著变化，呈现玻 璃化的淡色光泽。 焦宝石熟料是粘土质耐火材料的主要原料，通常都是用直接开采 出的生料在倒焰窑、回转窑、竖窑中煅烧而成。煅烧温度最佳为 13001350 ，此时气孔率最小，密度最大，超过1350 后方石英大 量形成，体积膨胀，同时焦宝石层理发达导致熟料开裂。 一水硬铝石（ -Al2O3 H2O）：其中Al2O3 含量85%， H2O含量15%，为我国高铝矾土的主要矿物； 水化后可变为三水铝石，加热时于530600

27、失水变为 -Al2O3 （三方晶系刚玉） 二、常用耐火原料二、常用耐火原料高铝矾土高铝矾土 一水软铝石（ -Al2O3 H2O）：其中Al2O3 含量85%， H2O含量15%，与一水硬铝石属同质二象；水化后可变 为三水铝石，加热时于530600失水变为-Al2O3 （等 轴晶系刚玉） 三水铝石（ Al2O3 3H2O）：其中Al2O3 含量65.4%， H2O含量34.6%； 二、常用耐火原料二、常用耐火原料高铝矾土高铝矾土 高铝矾土（水铝石高铝矾土（水铝石 -高岭石型）受热高岭石型）受热 过程中的物理化学过程中的物理化学 变化变化 分解阶段：4001200 温度范围为铝矾土的分 解阶段。

28、二次莫来石化阶段： 12001400或1500 重烧烧结阶段： 14001500 二、常用耐火原料二、常用耐火原料高铝矾土高铝矾土 分解阶段：在该阶段，铝矾土中的水铝石和高岭石在400时开始脱 水，至450600 反应激烈，700800 完成。水铝石脱水后形成 刚玉假象，此种假象仍保持原来水铝石的外形，但边缘模糊不清， 折射率较水铝石低，在高温下逐步转变为刚玉。高岭石脱水后形成 偏高岭石，950 以上时偏高岭石转变为莫来石和非晶态SiO2，后者 在高温下转变为方石英，反应式如下： - Al2O3 H2O（水铝石）- Al2O3 （刚玉假象）+H2O 400600 Al2O32SiO22H2O（

29、高岭石）Al2O32SiO2（偏高岭石）+H2O 400600 3（ Al2O32SiO2 ）（偏高岭石） 3Al2O32SiO2（莫来石） 400600 + 4SiO2（非晶态SiO2） 二、常用耐火原料二、常用耐火原料高铝矾土高铝矾土 二次莫来石化阶段：在1200以上时，从水铝石脱水而 形成的刚玉与高岭石分解出来的游离SiO2 继续发生反应形 成莫来石，如下： 3Al2O3+2SiO2 3Al2O32SiO2（二次莫来石） 1200 在二次莫来石化时，发生约10%的体积膨胀，同时在 13001400 以下时铝矾土中的Fe2O3、TiO2和其他杂质 与Al2O3、SiO2反应即可形成液相，

30、Fe2O3、TiO2 也可进入 莫来石的晶格形成固溶体。液相的形成，有助于二次莫 来石化的进行，同时也为重结晶烧结阶段准备了条件。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料高铝矾土高铝矾土 重晶烧结阶段：在二次莫来石化阶段，由于液相的形成， 已经开始发生某种程度的烧结，但进程很缓慢。只有随 着二次莫来石化的完成，重晶烧结作用才开始迅速进行。 在14001500以上时，由于液相的作用，刚玉与莫来石 晶体的长大；同时微观气孔在1200 至14001500之 间基本保持不变，在14001500以后迅速缩小甚至消失 ， 气孔率降低，物料迅速趋向致密。 蓝晶石、红柱石和硅线石我们统称为“三石”；三者为同 质多象

31、变体，理论化学组成为Al2O3SiO2；由于生成条件造成的 晶体结构差异，表现出来的物理性质则不同； 蓝晶石结构中，O近视地呈立方最紧密堆积，其理论密度 最大，为3.353.65g/cm3，因而在高温下转变为莫来石 （3.03g/cm3）时，其体积膨胀最大；硅线石（3.233.27g/cm3） 其次，红柱石的结构相对最疏松，理论，密度最小，为 3.103.16g/cm3 ； 加热变化是蓝晶石族原料的重要特征，均在一定高温下不 可逆地转变为莫来石和SiO2，反应式如下： 二、常用耐火原料二、常用耐火原料蓝晶石族蓝晶石族 3（Al2O32SiO2） 3Al2O32SiO2（莫来石）+2SiO2 由

32、于蓝晶石族矿物在晶体结构方面的差异，其转化为莫来 石的温度、速度和体积效应均有不同，如下表： 二、常用耐火原料二、常用耐火原料蓝晶石族蓝晶石族 矿物蓝晶石红柱石硅线石 开始或快速转化温 度 1300135014001450 转化后的体积效应 % +1618+34.5+78 莫来石化速度快中慢 影响莫来石化的因 素 煅烧温度、保温时 间、粒度 煅烧温度、保温时 间、粒度、纯度 煅烧温度、保温时 间、纯度、粒度 根据蓝晶石族矿物的特点，其在耐火材料方面的应用主要 体现在以下几个方面： 二、常用耐火原料二、常用耐火原料蓝晶石族蓝晶石族 1.以蓝晶石族原料为主原料，直接制砖，以红柱石砖最有代表性；红柱

33、 石莫来石化温度低，热膨胀低，结晶粗大，可用于做骨料； 2.以蓝晶石族原料为添加物，改善耐火制品的高温性能，如提高其荷重 软化温度、抗蠕变性能和抗热震性等；低蠕变高铝砖就是高铝砖通过 添加硅线石、红柱石后对高铝质耐火制品改性的结果；利用硅线石煅 烧时的膨胀效应来调整烧成收缩对保证制品的尺寸精度十分有效，如 堇青石-莫来石砖加入约10%的蓝晶石族矿物，其烧成收缩接近于0%。 3.用于不定型耐火材料的添加物，最常见的是以蓝晶石作为膨胀剂来补 偿高温下的收缩，并可促进Al2O3-SiO2系不定型耐火材料中莫来石的生 成；如红柱石粉可做骨料应用，也可做粉料应用； 4.以蓝晶石族原料为起始原料，合成烧结

34、莫来石。 刚玉是-Al2O3晶体的矿物学名称。刚玉分为天然刚 玉和人造刚玉两类，其中后者又分为电熔、烧结两种。 在耐火材料中，通常把-Al2O3含量大于94%的原料划归 为刚玉质耐火原料。 烧结刚玉，又称烧结氧化铝，是指以工业氧化铝或 煅烧氧化铝为原料，经磨细制成球状或棒状坯体，在 1750 1900 的高温下烧结而成的耐火熟料。 板状刚玉，一种高纯的、采用高温快速烧结、具有 -Al2O3结晶粗大、发育良好而呈板片状且有晶内封闭气 孔的烧结氧化铝。 电熔氧化铝是以煅烧氧化铝或铝矾土为原料，经电弧 炉在还原气氛下熔融并与金属杂质分离，再经冷凝而制 得。 二、常用耐火原料二、常用耐火原料刚玉质刚玉质 三、不定形耐材三、不定形耐材 不定形耐材是指由骨料、粉料、结合剂和添加剂组成 的混合料。以交货状态直接使用，或加入一种或多种不影 响其耐火性能的合适的液体后使用。 1.不定形耐火材料的生产 1）原料的破粉碎 2）原料的粒度分配