耐火材料工艺学第三章硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料的课件

1、2022/8/13材料科学与工程学院1耐火材料工艺学耐火材料工艺学Processes of Refractory 2022/8/13材料科学与工程学院2第三章硅酸铝系耐火材料 Refractories of Al2O3-SiO2 system 本章重点： Al2O3-SiO2二元系统结晶效应 杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响玻璃效应 Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 Al2O3-SiO2系制品的性能2022/8/13材料科学与工程学院3概况Al2O3- SiO2系耐火材料:硅质、硅酸铝质、 氧化铝质。 硅质SiO2 ： SiO2 93%硅酸铝质 Al2O3,SiO2 半硅质： Al

2、2O3:1530%，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材料的膨胀剂）; 粘土质： Al2O3 : 3046%（我国为48%），具有较高的高温性能，适应性强；陶瓷的主要原料; 高铝质： Al2O3 : 46% ，（又可分为I 、II 、III等三 等，耐火度和热震性随A3S2 、 Al2O3 量变化；氧化铝质Al2O3： Al2O3 95% 2022/8/13材料科学与工程学院4 按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉、 刚玉-莫来石质。 应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热 室、加热炉、 均热炉、退火炉及铸 锭系统等）、建材工业、机械工 业、石油化工工业、动力工业以及 轻工 业等。2022/8/13材料科

3、学与工程学院57278%可分为两个子二元系： - Al2O3-A3S2 A3S2-SiO2 3.1 Al2O3-SiO2 系相组成情况一、 Al2O3-SiO2 二元系的情况205017232022/8/13材料科学与工程学院61、Al2O3/SiO2 的连续变化，可以生产出刚玉 质、I、II、III等高铝质，粘土质、半硅质、 硅质耐火材料；2、莫来石组成为产品种类明显变化的分界 线； 莫来石组成： Al2O3：71.8%,SiO2 ：28.2% 熔点：1850 实际上,莫来石组成不固定, Al2O3：72-78% 3、Al2O3/SiO2 莫来石组成的高铝砖（特等、一等和高二等）、刚玉砖基本

4、晶相组成为：莫来石、刚玉或刚玉。 Al2O3/SiO2 莫来石组成的高铝砖（低二等、三等）、粘土砖、半硅砖和硅砖基本晶相组成为： SiO2 、莫来石或SiO2 。2022/8/13材料科学与工程学院7制品名称Al2O3含量，%主要矿相化学性质硅质93%(SiO2)鳞石英、方石英残余石英、玻璃相酸性半硅质1530石英变体、莫来石、玻璃体半酸性粘土3046莫来石50%）石英变体、玻璃体弱酸性等高铝砖4660莫来石（6070%）石英变体、玻璃体弱酸性等高铝砖6075莫来石、少量刚玉、玻璃体弱酸性等高铝砖75莫来石、刚玉、少量玻璃体似中性刚玉砖9599刚玉、少量玻璃体中性表 Al2O3-SiO2 系耐

5、火材料的分类及主要矿相2022/8/13材料科学与工程学院8SiO2与莫来石之间有一低共熔点(158710),共溶组成为Al2O3：5.5%,SiO2 ：94.5%. E1点距SiO2 一侧很近, 如果在SiO2 中加入1%的Al2O3,根据杠杆规则,在1587将会产生1:5.5=18.2%的液相. 所以,硅砖中要防止Al2O3混入.15871700，液相线较陡（说明液相增加速度慢）;1700以上，液相线较平（说明液相增加速度较快）*以上说明：粘土制品的荷重软化开始温度低，荷重软化温度范围宽。4、A3S2-SiO2子系统2022/8/13材料科学与工程学院95 Al2O3-A3S2子体系5、结

6、论： 固液相数量及其比例、共熔温度、及液相随温度升高的增长速度决定制品的高温性能。 A3S2熔点为1850， Al2O3：2050 以及低共熔点1840，都很高，因此莫来石和刚玉质的耐火材料性能优良。 Al2O3含量高，则刚玉生成量越高，使液相生成温度越高。2022/8/13材料科学与工程学院10SiO2-Al2O3系组成与耐火度间的关系2022/8/13材料科学与工程学院11制品名称 Al2O3含量，% 主要矿相 化学性质 半硅质 1530 石英变体、莫来石、玻璃体 半酸性 粘土 3046 莫来石（50%）、石英变体、玻璃体 弱酸性 等高铝砖 4660 莫来石（6070%）、石英变体、玻璃体

7、 弱酸性 等高铝砖 6075 莫来石、少量刚玉、玻璃体 弱酸性 等高铝砖 75 莫来石、刚玉、少量玻璃体 似中性 结晶效应 玻璃效应 高炉 热风炉 干熄焦炉 加热炉 水泥回转窑 莫来石相 玻璃相 3.2 硅酸铝质耐火材料2022/8/13材料科学与工程学院12Al2O3 71.877.3 wt% -莫来石：3Al2O32SiO2 -莫来石：含有呈固溶体状态存 在的残余氧化铝 -莫来石：含有少量以固溶体状 态存在的氧化铁和氧 化钛 Al4+2xSi2-2xO10-x固溶体 X=0.2-0.9 3.2.1莫来石2022/8/13材料科学与工程学院13 Lattice constants a, b

8、and c of mullite dependent from the Al2O3 content of the phase 2022/8/13材料科学与工程学院14与硅线石矿物，其化学成分不同，但在晶体结构上颇为相似。 莫来石是由4个硅线石晶胞组成，每一个晶胞中有一个Si4+ 被Al3+所置换。 2Si4+O2-2Al3+为氧空位 2022/8/13材料科学与工程学院15氧的电价不平衡，致使莫来石矿物不稳定 离子半径0.7埃，可以占据莫来石晶格中的空位； 离子半径0.7埃，则使晶格膨胀,在离子半径较大 的碱或碱土族化合物作用下将促 使莫来石分解。 2022/8/13材料科学与工程学院16莫来

9、石性质 熔点较高（1910） 密度低（3.16g/cm3） 导热率低（1000，=13.8KJ/mhk） 线膨胀较小（201000，=5.310-6K-1） 杨氏模量为230GPa左右 化学性质稳定 高温力学强度优良 结晶习性（长柱状、针状 ）结构特征 2022/8/13材料科学与工程学院17 天然原料含56种杂质：等均起到熔剂作用，熔剂作用的三种形式 降低熔液的生成温度及其粘度； 增大液相的生成量； 提高熔液对固相的溶解速度和溶解数量。一、熔剂杂质（三元以上体系）举例：R2O降低液相形成温度513724（熔剂化作用大） TiO2降低液相生成温度101107（熔剂化作用小） 3.2.2 杂质氧

10、化物对硅酸铝质制品 组成及性能的影响 2022/8/13材料科学与工程学院18（1）R2O的影响 河南矾土原料中含 K2O高，一般为0.5%2.0%, K2O也是粘土砖和半硅砖的主要杂质。 Al2O3-SiO2 - K2O系统2022/8/13材料科学与工程学院19SiO2-A3S2 (Al2O3/SiO2 2.55) 1840Al2O3-A3S2 KAS4 (1315)T=525 较小Al2O3-SiO2 - K2O三元系统相图2022/8/13材料科学与工程学院20举例：1 粘土砖 K2O 1.0%A 2.0%B A: L985 =(A-a)/(a-985）=9.2% B: L985 =(

11、B-b)/(b-985）=20.0%2 高铝砖 K2O 1.0%C 2.0%D C: L1315 =(C-c)/(c-1315) =6.4% D: L1315 =(D-d)/(d-1315)=13.8% B砖、D砖液相约为A砖、C砖的2.2倍 2022/8/13材料科学与工程学院21Al2O3SiO2Na2O系统用于玻璃窑的粘土砖，在Na2O的作用下，往往形成霞石和刚玉，存在于玻璃结石之中。 SiO2-A2S3(1595) SiO2-A2S3-AS6(1050) Al2O3-A2S3- NAS6(1104) Al2O3-NAS6- NAS2(1063)2022/8/13材料科学与工程学院222

12、2 Al2O3SiO2MgO系统优质粘土砖A：Al2O3 46% 吸收2%MgO,1500形成液相量 L=(A-A3S2)100%/(a-A3S2)60% （2）RO的影响2022/8/13材料科学与工程学院23 Al2O3SiO2CaO系统 当材料的组成点在莫来石初晶区内，形成钙斜长石(CAS2)莫来石鳞石英间的共熔点1(1345)，其熔液相量达10%左右。当温度升高到1500时，液相量增到3l.2。 2022/8/13材料科学与工程学院24（3）TiO2的影响1） Al2O3-B-AT 固化温度1727（P1） 凝聚相为刚玉、AT、莫来石2）AT-C- SiO2 固化温度1480（P2）

13、凝聚相为AT、SiO2、莫来石3) 平行四边形ABCD 凝聚相为莫来石、刚玉4) Al2O3-A-B 凝聚相为莫来石5) AT-B-C 凝聚相为莫来石、AT6）SiO2-D-C 凝聚相为莫来石、SiO2 C:Al2O369.5%、固溶体中TiO23.5%B: Al2O375%、固溶体中TiO26%2022/8/13材料科学与工程学院25认识: 我国高铝砖TiO21.54.0%，粘土砖和半硅砖TiO22.1%左右，因此，如只考虑Al2O3、SiO2和TiO2三成分，硅酸铝制品的组成点分别落在SiO2DC、Al2O3AB和Al2O3ATB三角形和莫来石固溶区ABCD之内。思考: 1) Al2O3

14、含量88%的煅烧矾土中0.16%TiO2 ， TiO2 存在方式？ 2) 在硅酸铝质制品中哪个砖种才会出现AT相？ 2022/8/13材料科学与工程学院26 1) Al2O3含量88%的煅烧矾土中0.16% TiO2 ，应固溶于刚玉中; 2)只有高铝砖中才会出现AT.2022/8/13材料科学与工程学院27（4）Fe2O3的影响1、为什么要避免“黑心”砖出现？2、为什么要磁选？控制氧化铁含量？ 2022/8/13材料科学与工程学院28a-氧化气氛;b-还原气氛不同气氛下Al2O3SiO2氧化铁系统相图2022/8/13材料科学与工程学院29比较： 氧化气氛 SiO2-A3S2 (1595) S

15、iO2-A3S2-Fe2O3Al2O3 (1380) T=215还原气氛 SiO2-A3S2 (1595) SiO2 A3S2-2FeO2Al2O35SiO2 (1210) T=3852022/8/13材料科学与工程学院30还原气氛 Al2O3 - A3S2 (1840) Al2O3 -A3S2-FeOAl2O3 (1380) T=460 氧化气氛 Al2O3- A3S2 (1840) Al2O3 -A3S2-Fe2O3Al2O3 (1460) T=380 2022/8/13材料科学与工程学院311、硅酸铝耐火材料不宜在还原气氛下烧成和使用。“黑心”砖中氧化铁含量应尽可能的低。2、抵抗氧化铁侵

16、蚀的能力，Al2O3/SiO2比大于莫来石组成的高铝砖优于Al2O3/SiO2 比较莫来石组成低的高铝砖、粘土砖和半硅砖。Al2O3SiO2氧化铁系统2022/8/13材料科学与工程学院32杂质氧化物对二元混合物无变点的影响2022/8/13材料科学与工程学院3333 无变点降低顺序 SiO2-莫来石组合 K2ONa2OFeOCaOFe3O4MgOTiO2 莫来石-Al2O3组合 Na2OK2OFeOFe3O4CaOMgOTiO22022/8/13材料科学与工程学院34二、一般原则 Al2O3含量提高，高温性能提高；当熔剂含量增加，高温性能降低；因此，应设法减少熔剂成分。2022/8/13材料

17、科学与工程学院35 3.3.3 粘土质耐火材料 2007-5-20 2022/8/13材料科学与工程学院36简介： 粘土质耐火材料：用天然产的各种粘土作原料，将一部分粘土预先煅烧成熟料，并与部分生粘土配合制成Al2O3 含量在3046%的耐火制品。 天然粘土： 熟料：焦宝石 结合粘土（水曲柳）2022/8/13材料科学与工程学院37一、粘土原料1、定义： 沉积矿床或铝硅酸盐岩石风化 土状矿物。 耐火粘土：耐火度1580 按耐火度分：特级、一级、二级、三级 耐火材料中所使用的粘土:以高岭石为主粘土矿，Al2O3+TiO2 不小于30%，Fe2O3不大于2.5%。 2022/8/13材料科学与工程

18、学院382、种类（可塑性）1)硬质粘土沉积矿床（时间长）、致密水中不分散，可塑性差熟料 耐火度 17701790，煅烧后作为骨料 山东淄博地区的硬质粘土含有较低的杂质成分焦宝石 2)软质粘土（半软质粘土、可塑粘土） 沉积矿床（时间短）、松散水中分散，可塑性好结合剂2022/8/13材料科学与工程学院39产地等级Al2O3+TiO2,%Fe2O3,%灼减，耐火度，王村特级级级级44504236301.22.53.03.0151515151750173016701630广元凤台山级级级39333333445151615161516163016301630明水王白庄级级级4046354030352.

19、53.03.0151515173016701670珙县罗通坝特级级级级外品383735321.21.62.02.51760175017301610渤海湾老石旦特级级级级44504248364230361.22.53.03.0181818181750173016701630我国部分地区硬质粘土技术标准:2022/8/13材料科学与工程学院40软质粘土和半软质粘土的技术指标： 类 型级 品化学成分，耐火度 不小于灼 减 不大于可塑性指标不小于 Al2O3不小于Fe2O3不大于软质粘土特级品级品级品级品333025201.52.02.53.01710167016301580151517174.03.

20、53.02.5半软质粘土级品级品级品3530252.53.03.51690165016101717172.01.51.02022/8/13材料科学与工程学院413、粘土的基本性质 主要化学成分：Al2O3、SiO2 主矿物（主晶相）：高岭石 （ 高岭石族、蒙脱石族、叶腊石族、水云母族） 次矿物（次晶相）：石英、铁化合物、有机物等 Al2O3含量及Al2O3 / SiO2比值愈接近高岭石矿物的理论值粘土纯度，质量。 Al2O3 / SiO2比值，粘土耐火度，粘土烧结熔融范围越宽。 分布： 河南、山西、山东、辽宁、内蒙等地的粘土资源贮量很大，并且品种齐全；在江西、湖南、广西、江苏、浙江等地也有优质

21、的高岭土矿物。 （1）化学矿物组成2022/8/13材料科学与工程学院422007-5-20 42 粘土可能有的矿物组成 岩石类型 主要成分 （高岭石族） 少量成分（主要为杂质矿物成分） 常见的 少见的 常见的 一般含量很少的（碎屑，同生及后生的） 高岭土 高岭石 多水高岭石 迪开石 变水高岭石 珍珠陶土 富硅高岭石 石英、 长石、 黑(白） 云母、 水云母 褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿、电气石、榍石、金红石、钛铁矿、锐钛矿、黄铁矿、柘榴石、蓝晶石、闪石、辉石、绿廉石、磷灰石、明矾土、叶腊石、水铝石、勃姆石、三水铝石、绿泥石、堇青石、黝帘石、菱铁矿、方解石及其它粘土矿物与有机物等。 高岭石粘

22、土（软质粘土） 高岭石 多水高岭石 变水高岭石 迪开石 石英 水云母 三水铝石 针铁矿、褐铁矿、赤铁矿、金红石、锆英石、电气石、长石、云母、菱铁矿、黄铁矿（白铁矿）、锐钛矿、板钛矿、钛铁矿、榍石、磁铁矿、辉石、角闪石、绿廉石、黝廉石、符山石、蓝晶石、磷灰石、柘榴石、锡石、方解石、白云石、蛋白石、石髓、叶腊石、海绿石、石膏、绿泥石、三水铝石、勃姆石、水铝石、明矾石及其它粘土矿物与有机物等。 高岭石 粘土岩 （半软质及硬质粘土） 高岭石 变水高岭石 石英 水云母 水铝石 勃姆石 2022/8/13材料科学与工程学院43粘土的基本性质 2022/8/13材料科学与工程学院442022/8/13材料科

23、学与工程学院45(2)耐火粘土的工艺特性 粘土的矿物组成和颗粒组成。 分散性 可塑性 结合性 烧结性2022/8/13材料科学与工程学院46 分散程度：粘土矿物为极小颗粒(颗粒组成或比表 面积) 粘土属于高分散性物质，一般不大于10m; 粘土的工艺性质主要取决于小于2 m颗粒数量.粘土的分散度等级与在水中的分散性1)分散性分 散 性优 良中 等困 难1m，%4535352022/8/13材料科学与工程学院47 a、定义： 物料受外力作用后发生变形而 不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质称为可塑性。 2)可塑性b、表示方法：塑性指数和塑性指标 塑性指数法：

24、粘土显可塑状态时的水量上限和下限之差(含水量变化的范围)的间接指数值来衡量其强弱的方法。 塑性指标法：采用一定直径的泥球，当外力作用后发生变形并开始产生裂纹，以应力(变形力)与应变(变形的程度)的乘积来。2022/8/13材料科学与工程学院48等 级高中低差含水量，35452535152515等 级高中低可塑性指标3.62.53.62.5表示其可塑性程度的一种方法2022/8/13材料科学与工程学院49C、增加粘土可塑性的方法： 除去如石英等非可塑性的杂质矿物； 细磨以增加其分散度； 加入适 量塑性物质结合剂（如亚硫酸纸 浆废液等）； 真空处理； 困料。 2022/8/13材料科学与工程学院5

25、0 粘土分散程度，比表面积，结合性。 在实际生产中，通常都以粘土的可塑性 来判断其结合性能的强弱。 氢键、堆积的毛细管力，分散性越好，结合性能越高； 3)结合性2022/8/13材料科学与工程学院51（方石英） （无定形） （均为无定型） 4)烧结性液相烧结（加速气孔消失、气孔率较低 高岭石的加热变化 （450550）（结晶型）（930960） 一次莫来石 2022/8/13材料科学与工程学院52a、加热的矿相变化：最终的产物为莫来石和方石英。 莫来石的得率6090%，1200生成完毕。 1200 主要为莫来石长大，至15001600结结束，方石英成玻璃相。2022/8/13材料科学与工程学院

26、53高岭石为主体的粘土加热变化特性曲线（共性）2007-5-20 53 2022/8/13材料科学与工程学院54*热分析的重要性： 鉴定矿物 制定合理热工制度 确定是否煅烧完全（选择骨料和结合剂的依据）2022/8/13材料科学与工程学院55b、加热收缩：1000左右收缩较大可塑性强，收缩率大（软质、半软质） 多，收缩小，硬质粘土，方石英膨胀c、粘土的烧结性评价方法：吸水率（显气孔率）体积密度、加热收缩反映出烧结性能是一致的。2022/8/13材料科学与工程学院562022/8/13材料科学与工程学院57 开始烧结温度 粘土加热到最大密度时的温度 最大烧结收缩温度范围(迅速烧结) 烧结温度范围

27、 是保证粘土获得最大烧结程度的安全加热温度范围 所以，耐火粘土按其烧结性可区分为低烧结粘土和高温烧结粘土；宽烧结范围粘土和窄烧结范围粘土等2022/8/13材料科学与工程学院58 杂质的影响 熔剂作用 Fe2O3、TiO2 促进莫来石化； CaO、R2O 抑制莫来石化、分解。 杂质数量和种类决定烧结机制 液相烧结（粘滞流动烧结）高硅玻璃 硬质粘土 A， T 软质粘土 A，T 如R2O，T 煤质粘土或含有机物较多，孔隙多，烧结困难。 2022/8/13材料科学与工程学院5959 在未出现液相莫来石结晶初期， 莫来石晶体大小、形状不仅取决于煅烧温度，更受升温速度所控制 2022/8/13材料科学与

28、工程学院60硬质粘土熟料技术要求（YB221182） 指 标品 级化学成分，耐火度，体积密度，g/cm3Al2O3Fe2O3特级品一级品二级品三级品4450甲4450乙4250364230361.21.62.53.53.5175017501730167016302.452.402.352.302.252022/8/13材料科学与工程学院61小结： 粘土的烧结性对制品的生产工艺和制品的性能,如热震稳定性、抗渣性、荷重软化温度、密度和强度等均有影响。2022/8/13材料科学与工程学院62二、粘土制品的生产工艺简介： 定义：粘土Al2O3 3048% 分类： 普通粘土砖 全生料粘土砖 多熟料粘土砖

29、 高硅粘土砖2007-5-20 2022/8/13材料科学与工程学院632022/8/13材料科学与工程学院64（1）结合粘土和熟料的比例 普通熟料制品：结合粘土不少于20% 多熟料制品：结合粘土不超过20%（2）对结合粘土的要求 a、应有一定耐火度、较好可塑性和烧结性 b、半软质粘土+高可塑性粘土； c、粒度要求：一般越细越好. 可塑法：粒度可大些、一般为0.61mm;半干法:不超过0.20.5mm为宜;制备泥浆的结合黏土: 25mm 1、配料2022/8/13材料科学与工程学院65（3）其它结合剂：亚硫酸盐纸浆废液 2%左右（辅助粘结剂）（4）坯料的颗粒组成： 两头大，中间小的密堆配料 临

30、界颗粒34粘土形成膜包围在骨料表面（要求有足够的结合粘土量）2022/8/13材料科学与工程学院66加料顺序： 1) 结合粘土熟料干混水混合 2) 熟料水或泥浆结合粘土混合 3) 细颗粒熟料结合粘土共磨已润湿的粗粒 料混合 机压半干泥料水分一般为46%。 生坯体积密度2.102.40g/cm3 结合粘土加部分熟料共磨/熟料骨料 软质粘土变成泥浆/熟料骨料2022/8/13材料科学与工程学院672、成型3、干燥 坯体含水量低，可以快速干燥，坯体不发生收缩，残余水分小于2%快速干燥制度: 半干法机压成型砖坯在隧道式干燥器内的干燥制度为： 1）干燥介质进口温度：标、普型砖150200，异型砖1201

31、60；2）废气排出口温度：7080； 3）砖坯残余水分：2%；4）干燥时间：1624h 2022/8/13材料科学与工程学院68粘土制品的烧成大致可划分为四个阶段 : 第一阶段：常温至200 为排除坯体中残余水分的阶段 . 第二阶段：200900间为中温阶段。 结合粘土中的杂质矿物以及有机物等分解和氧化，粘 土矿物分解脱水等. 第三阶段：温度在900以上至烧成最高温度为烧结阶段，也称高温阶段。 是产生熔剂、坯体烧结及莫来石形成长大的阶段。 第四阶段：为冷却阶段 粘上制品在冷却过程中发生莫来石缓慢析晶，熔体固化变成玻璃态，并有物理热收缩作用。 4、烧成2022/8/13材料科学与工程学院69三、

32、粘土制品的性质 抗酸性熔渣侵蚀（SiO2） 高温性能差（无A3S2骨架）数量(50%)、结晶大小措施 (1)对粘土原料进行选矿纯化处理，降低杂质含量; (2)适当提高烧成温度，使制品具有致密结构； (3)采用高基质（基质中Al2O3含量接近莫来石 组成）组成结构特征的配料； (4)采用多熟料配料及混合细磨措施。2022/8/13材料科学与工程学院70四、粘土制品在生产过程中可能出现的问题1、粘土砖成型时产生废品的原因是什么?砖坯尺寸不合格： 这是由于模具安装不牢，成型时模板外移所致；如果加料量波动较大，也会引起坯体尺寸发生变化。产生层裂和裂纹： 成型操作时，未根据先轻后重原则打砖；初压时空气未

33、排出，再压时产生弹性后效所致；泥料水分过大、混料不均匀、模板不平等都可使坯体产生层裂或裂纹。 扭曲： 模板使用时间过长、模板变形，因而砖坯变形。泥料水分过大，砖坯产生自然变形，造成坯体扭曲。 缺边掉角： 由于泥料塑性差、颗粒偏析、加料后边角不实，坯体均能出现缺边掉角现象。偏压：由于模头偏斜或模底不平所致。 疏松：由于加料量不足或加压次数不够所致。2022/8/13材料科学与工程学院712、粘土砖坯在干燥过程中为什么会产生废品? 由于干燥器进口温度过高，粘土砖坯进入干燥器后，干燥不均匀而产生裂纹； 是由于坯体单重大、形状复杂、入窑水分高，且在干燥器内放置不平造成坯体变形，因而产生废品； 搬运过程

34、中，由于操作不慎而造成缺边掉角，以至废品串增加。 所以，在于燥过程中一定要遵守干燥制度和操作扔程，轻章轻放，摆放平直，才能减少废品。2022/8/13材料科学与工程学院72 粘土砖在烧成过程中，由于窑内氧化气氛不足，砖坯内的有机物在烧结前未能氧化烧掉，因而使粘土砖内部出现不同程度的黑色或红色。 此外砖坯内含有的Fe 2O3、TiO2 等杂质，在还原气氛下，从高价氧化物还原成低价氧化物，也会使粘土砖内部出现黑色或褐绿色。当出现这种情况时，增强窑内的氧化气氛，或在装窑时增大砖坯表面被氧化的面积，使砖坯直接接触火焰的面积增大，从而提高氧化效果。3、粘土砖烧成后为什么会出现 “红心”或“黑心”现象？2

35、022/8/13材料科学与工程学院73 出窑后的粘土砖经外形检查、理化性能检验合格，以200烘 烤2h，在热态下放入预先配制的磷酸中浸渍。 在浸渍过程中，磷酸沿砖的开口气孔渗入，与砖中的SiO2、Al 2O3、反应，生成磷酸盐化合物，并充填于气孔之中，因面降低了砖的气孔率，提高了耐压强度。（试验结果表明，磷酸浸渍后粘土砖耐压强度比浸渍前提高20以上，气孔率降低5左右） 在磷酸浸渍过程中，生成的磷酸盐化合物具有优良的抗碱侵蚀性能，因而提高了粘土砖的抗碱侵蚀能力。抗碱侵蚀试验表明，粘土砖经抗赋侵蚀后耐压强度下降30以上；同样条件下，磷酸浸渍粘土砖碱侵蚀后耐压强度下降15左右。4、用磷酸浸渍粘土砖有

36、什么好处?2022/8/13材料科学与工程学院74简介：定义：高铝矾土熟料结合粘土 A12O348%分类： I等： A12O3含量75； II等： A12O3含量6075； III等： A12O3含量4860%。 3.3 高铝质耐火材料 2022/8/13材料科学与工程学院75一、高铝矾土原料 高铝矾土（又称铝土矿、矾土、铝矾土、矾石） 分布：山西（阳泉、孝义、太原）； 河北（唐山、古冶）， 河南（巩义、新密、 泌阳、登封） 以及贵州等地。2022/8/13材料科学与工程学院76 1）致密状：矿石光滑、细腻，断面均匀；有的组成矿物以水铝石（细晶质到隐晶质）为主，有的以高岭石或叶腊石为主。 2）

37、多孔状：多为纯水铝石构成，结构十分疏松。水铝石一 般都较粗大，有时在孔洞中填有其它搬运矿物，如金红石或石英等。 3）鲕状：结构特别复杂。 4）粗糙状：断面粗糙，略显疏松，但均匀。矿石主要成分为水铝石和高岭石，二者含量相近。 （1）矾土矿石构造2022/8/13材料科学与工程学院77（2）矾土矿石的化学矿物组成及分类基本类型亚类型主要分布一水型 铝矾土1)水铝石-高岭石(D-K型) 2)水铝石-叶蜡石(D-P型) 3)勃姆石-高岭石(B-K型) 4)水铝石-伊利石(D-I型) 5)水铝石-高岭石-金红石 (D-K-R型）山西,山东,河北,河南,贵州, 河南,山东,山西,湖南, 河南,四川三水型

38、铝矾土 三水铝石型（G型）福建、广东2022/8/13材料科学与工程学院782007-5-20 级别化学成分， 耐火度，Al2O3 Fe2O3 CaO特级752.00.51770一级70752.50.61770二级60702.50.61770三级55602.50.61770四级45552.00.71770 耐火材料用铝矾土（生料）的等级划分： 2022/8/13材料科学与工程学院79矾土等级Al2O3,%Al2O3/SiO2 外 观 特 征特等7620灰色、重而硬，结构致密均匀一等68765.520浅灰色、重而硬，结构致密均匀二等（甲）60682.85.5灰白色、结构尚致密，具有少量鲕状体二等

39、（乙）50601.82.8灰色、结构疏松，具有较多的鲕状体三等42521.021.8灰色、质轻又软，易碎，结构均匀 水铝石高岭石类(D-K型)铝矾土的分类及特征 2022/8/13材料科学与工程学院80（3）高铝矾土的加热变化 分解阶段（400-600）-Al2O3H2O-Al2O3+H2O (400-600) Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2+2H2O (600左右） 3（Al2O32SiO2）3Al2O32SiO2+4 SiO2（980左右） 莫来石化阶段 3-Al2O3+ 2SiO23Al2O32SiO2 （1200-1500） V+10% 二次莫来石化2022/8/13材料科学与工程学院81 重结晶烧结阶段莫来石和刚玉晶体发育长大，气孔缩小和消失，块料逐渐致密化并烧结。影响烧结的主要因素：二次莫来石化 高温下液相组成和数量。为什么二级矾土烧结最困难，且产生比较大的体积膨胀？1）形成莫来石时产生体积增值；2）在二次莫来石化时，由于体积增大导致颗粒间相互推开而产生孔隙，此孔隙很难靠液相来弥合。2022/8/13材料科学与工程学院82图矾土烧后莫来石含量与煅烧温度的关系2022/8/13材料科学与工程学