氧化铝刚玉熟料的制备指标与性能——耐火材料原料篇

[发布时间：2020-04-21 14:39:10 ][阅读次数：1071次]

1.α-Al2O3微粉：

α-Al2O3微粉又称活性氧化铝，是Al2O3所有的变体中密度最大和最稳定的，是经过充分细磨、以原晶尺寸大小1μm的α-Al2O3为基本组成的煅烧氧化铝。

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美国铝业公司于1935年研制成板状氧化铝，但他们的板状氧化铝是采用预烧后的工业氧化铝经细磨、成球后在略低于熔点的温度(即1925℃左右)的超高温条件下烧结制备的。

由于这种烧结刚玉价格较电熔刚玉便宜，而无论在纯度方面，还是烧结性和高温特性等方面都优于电熔刚玉，美国铝业公司先后在德国、荷兰等国建有分公司生产烧结刚玉。

日本于1965年开始从美国输入烧结刚玉生产技术，1973年建成了自己生产烧结刚玉的工厂，其使用范围和数量在逐渐提高和扩大。

目前，我国上海、江苏、山东等地很多厂家也在生产烧结刚玉，而且得到了比较致密的烧结刚玉。

烧结刚玉的生产工艺过程，一般是将工业氧化铝预烧，使γ-Al2O3转化为α-Al2O3，然后再细磨、成球、高温烧成，俗称二步法;也有采用将工业氧化铝即γ-Al2O3直接细磨、成球、高温烧成的一步法生产烧结刚玉。

烧结刚玉的生产工艺，各生产厂家都不尽相同，但都符合下述的基本生产工艺：

原料→磨细→混料→成型→干燥→烧成→加工→检验。烧结刚玉的主晶相均为α-Al2O3，但由于煅烧温度及添加物不同，α-Al2O3晶体尺寸及晶粒形貌有一定差异。

如1750～1650℃煅烧熟料中的刚玉晶体多为5～15μm的等轴晶体，其中个别晶粒尺寸达100～200μm，偶然可见50μm×200μm～200μm×400μm的菱形晶体，晶粒分布不均匀。

1750～1830℃煅烧的熟料，平均晶粒尺寸为50～100um。

1900～1950℃煅烧的熟料，等轴晶体尺寸很大，而且多由粗大的菱形晶体组成。

1900℃煅烧的熟料，α-Al2O3晶体尺寸等于50～150m，1950℃煅烧的刚玉晶体呈板状或薄片状。

而1500±20℃煅烧的熟料晶体尺寸小于10m，其中有分布不均匀的3μm×10m5μm×15m的α-Al2O3针状结晶。

下表所示为各国用不同方法制备的烧结刚玉熟料技术指标

2.电熔白刚玉：

电熔白刚玉是以煅烧氧化铝或工业氧化铝为原料，在电弧炉中高温熔化而成的，Al2O3质量分数大于99%，白色块料，显气孔率在6%～10%，主晶相α-Al2O3，晶体为长条形和菱形。

由于纯度较高，在电炉作业中不发生化学反应，但熔融液相的温度、冷却速度等对块料的结构有很大影响。在均质方面，关键在于获得致密度料块。

原料中的Na2O凝固时形成β-Al2O3，容易聚集在料块的中央部位，会对耐火材料带来不利影响，所以必须注意原料中Na2O含量。
3.电熔棕刚玉：

电熔棕刚玉是以天然铝矾土矿为原料，以碳素(焦炭或无烟煤)做还原剂，同时加入铁屑为沉淀剂，以形成硅铁沉淀在电炉炉底，在电弧炉内经2250℃以上高温精炼制成。

棕刚玉呈棕褐色、韧性好，一般Al2O3质量分数大于94.5%矿物组成以α-Al2O3为主，晶体形状中心部分为菱形、厚板形核带有裂纹的颗粒，周边有较多的SiO2、CaO熔体结晶，呈长板状。

由于杂质因素，棕刚玉原料中往往伴随有六铝酸钙、钙斜长石、尖晶石、金红石等次晶相以及玻璃相。下表为典型棕刚玉技术指标。

4.电熔亚白刚玉：

电熔亚白刚玉是在还原气氛和控制条件下电熔特级和一级铝矾土矿而得的，熔融时加入还原剂、沉淀剂和脱碳剂。

在冶炼过程中，前期以过量的还原剂将TiO2还原除去，在冶炼后期加入脱碳剂或吹氧以除去过量的碳，从而得到亚白色的电熔刚玉。

通常Al2O3质量分数大于98%，显气孔率小于4%，刚玉结晶一般为粒状，尺寸在1～15μm。主要杂质矿物包括六铝酸钙、金红石钛酸铝及其固溶体。
5.低钠亚白刚玉：
低钠亚白刚玉除具有亚白刚玉的纯度高、自锐性好、磨削能力强、化学性质稳定，耐酸碱腐蚀等特性外，还具有超越普通亚白刚玉耐高温性能的优点。

6.高铝矾土熟料：

高铝矾土熟料耐火度高达1780℃，化学稳定性强、物理性能良好。耐火材料行业所称的铝矾土通常是指煅烧后w(Al2O3)≥48%、而含Fe2O3较低的铝土矿，高铝矾土熟料是经过煅烧的铝矾土矿。

熟料为灰白浅黄及深灰色，可用来制作电熔棕刚玉，也可以用于镁质复相耐火材料中。