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刚玉耐火材料

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刚玉耐火材料

  • 所属分类:刚玉耐火材料

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  • 发布日期:2018/02/07
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详细介绍

刚玉耐火材料




    刚玉耐火材料是指含Al2O390%以上,主晶相为α- Al2O3(刚玉)的耐火材料。由于它具有耐高温、硬度大、强度高、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘、气密性好等优良性能,因此随着现代科学技术的发展,应用范围越来越大。

    刚玉是矿物名称,1798年;时刚玉名称列入矿物学,以前叫宝石。其化学成分上要是Al2O3,为α- Al2O3晶体,属于离子晶体。纯净的刚玉晶体是无色透明的,含有微量铬的刚玉晶体呈淡红色,俗称红宝石;含有微量铁和钛的刚玉晶体呈蓝色,俗称蓝宝石。

    真正的Al2O3,同质异晶体有六种,还有两种固溶体,把转化过程中的中间物也算进去的话,就有十来种之多。但不管是什么形态,α- Al2O3是高温稳定型晶体,其他的在高温下转化为α型且是不可逆的。刚玉系造岩矿物,天然刚五与区域岩浆及接触岩浆的作用有关系。在碱性岩浆中,如果Al2O3含量过剩,则可以结晶出刚玉。在伟晶岩浆阶段,花岗质伟晶岩因去硅作用,亦可形成刚玉矿床。在热液阶段,Al2O3是不活泼的组分,某些近地表的酸性、中性火山喷发岩受到岩浆后期的溶液作用,发生次生石英岩化,可形成刚玉、高铝矿物。富含铝质的粘土岩、页岩受到区域变质作用后,可形成刚玉矿床,在外生条件下,由于刚玉较稳定,因此也可形成沉积的刚玉矿床。可见,各种地质作用都可以形成刚五矿床。

    世界上产刚玉的国家主要有:哈萨克斯坦,南非、加拿大等。我国的河北、西藏、江苏、江西、山东等省区发现刚玉矿床。

    然而,大多数天然刚玉都含有杂质,到目前为止,还没有利用天然刚玉生产耐火材料的报道。工业上使用的刚玉原料都是从含Al2O3,矿物的矿石,如铝土矿、霞石、明矾石等提取的氧化铝,再由氧化铝制取。目前,世界上95%以上的氧化铝是用铝土矿生产出来的。主要是用拜耳法,少数采用烧结法、联合法及其他方法生产氧化铝。我国的氧化铝生产是解放后建立和发展起来的。1954年,山东建设的第一座生产氧化铝的工厂投产以来,在河南、贵州、山西、广西等地也先后建起了生产氧化铝的工厂。氧化铝的产量和品种不断增加,质量日益提高。我国根据高硅铝土矿的资源特点,成功地掌握了碱石灰烧结法和1昆联法的氧化铝生产工艺。1995年12月,广西平果建成我国第一个用拜耳法生产氧化铝的工厂。我国氧化铝生产技术取得了一系列重要成就。

    世界上生产的氧化铝约5%用于耐火材料,5%用于磨料、电子、石油、化工、陶瓷、造纸等行业,90%以上供电解炼铝用。因此,不少氧化铝厂都很重视特种氧化铝的生产,如活性氧化铝、低钠氧化铝、γ-Al2O3、超细α-Al2O3微粉及高纯A1(OH),等。目前,还没有专门生产耐火材料的氧化铝工厂。由于工业氧化铝是松散的结晶粉末,呈多孔疏松结构,不利于Al2O3;晶体彼此接触,因而不利于烧结。工业氧化铝还不能直接生产耐火材料,要经过煅烧或者电熔再结晶,使γ-Al2O3变成α-Al2O3(刚玉),使其烧结及致密化。因此,按生产方法将刚玉分为轻烧(1350~1550℃)刚玉(亦称轻烧α-Al2O3)、烧结(1750~1950℃)刚玉、电熔刚玉。

    按晶体形态,将刚玉分为板状或片状刚玉、柱状刚玉、粒状刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉、β-刚玉、α、β-刚玉(前者与生产方法有关,β-刚玉及α、β-刚玉与Na2O含量有关系)。按外观颜色分为白刚玉、棕刚玉、红刚玉(红宝石,、蓝刚玉(蓝宝石)、青刚玉、黑刚玉、白蓝刚玉(白蓝宝石)、紫刚玉、透明刚玉、黄刚玉。按含有少量其他物质成分分为铬刚玉、锆刚玉,钛刚玉、钒刚玉、镍刚玉、镨钕刚玉、锡刚玉、杂刚玉等。

    由于刚玉材料所使用的原料丰富,供应方便,在制造工艺方面,既可以用传统的耐火材料生产工艺生产刚玉耐火材料,也可以用脱胎于传统陶瓷的方法生产特种耐火材料,即高温陶瓷,因此经过半个世纪的研制和生产,工艺日趋成熟,品种不断增加,成为应用范围最广的耐火材料。

    尤其是特种刚玉耐火制品,也就是高温陶瓷,除了耐火材料行业生产外,建材、电子、化工、机械等行业也生产。刚玉耐火材料属于优质高效产品,国外工业发达国家都谋求高纯度原料,其中高纯刚玉原料是重点开发产品之一。

    1、由于刚玉耐火材料有耐高温、耐腐蚀、高强度等性能,故用做浇钢滑动水口,冶炼稀贵金属、特种合金、高纯金属、玻璃拉丝、制作激光玻璃的坩埚及器皿;各种高温炉窑,如耐火材料、陶瓷炼铁高炉的内衬(墙和管);理化器皿、火花塞、耐热抗氧化涂层。SiO2小于0.5%的低硅烧结刚玉砖是炭黑、硼化工、化肥、合成氨反应炉和气化炉的专用炉衬。

    2、由于有硬度大、耐磨性好、强度高的特点,在化工系统中,用做各种反应器皿和管道、化工泵的部件;做机械零部件、各种磨具,如拔丝模、极铅笔芯模嘴等;做刀具、磨具磨料、防弹材料、人体关节、密封磨环等。

    3、由于有高温绝缘性,故被用做热电偶的套丝管和保护管,绝缘陶瓷,以及其他各种高温绝缘部件。

    4、Al2O3属离子型晶体,结构很稳定。在高频、高压和较高的温度下使用,其绝缘性依旧优良,加之损耗不大,介电常数也不大,在电子工业中被广泛用于固体集成电路基板管座、外壳、瓷架、微波窗口等。

    5、刚玉制品气密性好,即使在高温下也严密不透气,因此在电真空中得到广泛应用,如用刚玉制作各种大型电子管壳、固体微电路中的双列直插式封装外壳。

    6、刚玉耐火材料保温材料,如刚玉轻质砖、刚玉空心球和纤维制品,广泛应用于各种高温窑炉的炉墙及炉顶,既耐高温又保温。

    7、透明刚玉制品可制作灯管、微波整流罩。另外,Na-β-Al2O3型制品时制造钠硫电池的介质材料。

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