高纯的蓝晶石、红柱石、硅线石可以用来冶炼铝硅合金以制造飞机、舰船,或者用于制造火花塞、热电偶套管、堆塌等陶瓷部件。当然,蓝晶石族矿物也被用于制造耐火材料。使用蓝晶石族矿物时,要根据耐火材料工艺的需要,尽可能发挥出蓝晶石、红柱石和硅线石原料的特长。
1、由于蓝晶石膨胀大,以较小的掺量就可以补偿耐火材料的高温收缩。由于蓝晶石转化温度低,适合用于在较低温度产生收缩的耐火材料。蓝晶石适于作中低档耐火材料的添加物。
2、红柱石受热产生的膨胀低,掺量受到的限制小。补偿相同的收缩就需要更大的掺量。随着红柱石的掺量增多,耐火材料三石的优势,耐火材料的抗蝎变、耐热震性能会得到很大的改善。制造成本也显著增加。红柱石适合于中gao档耐火材料。
3、硅线石的转化温度高,耐火材料三石的作用,温度较低时很难补偿耐火材料的收缩。硅线石适于较高温度烧结的耐火材料。比如,以合成莫来石为粗骨料,以天然硅线石为细骨料,耐火材料三石,以磨细硅线石、高铝砚土和高岭土为基质,用泥浆浇注的办法制造玻璃窑用烧结耐火材料。
三石的共性与特殊性
共性
耐火原料三石的莫来石化是其共性,是“三石”的重要特性。含意:“三石”在高温下不可逆转变为莫来石和液态SiO2,并伴有体积膨胀,这一转化称为莫来石化。表达式:3(Al2O3?SiO2)→3Al2O3?2SiO2+SiO2。设“三石”的成分为理论值:即Al2O3为62.92%,SiO2为27.08%,其理论转化率见表2。
特殊性
耐火原料三石的化学成分相同(Al2O3为62.92%,SiO2为27.08%),但晶体构造各异,“三石”的莫来石化除上述共性之外,尚有其特殊性。表现在:①“三石”相变为莫来石的温度各不相同,转变温度从高到低,相应为硅线石→红柱石→蓝晶石;②“三石”相变为莫来石时伴生的体积膨胀不一,体积膨胀从大到小,相应为:蓝晶石(+18%)→硅线石(+7.2%)→红柱石(+5.4%)。
应用耐火原料“三石”研发新产品时,对“三石”应有所选择。实例:①不定型耐火材料如铝硅质浇注料。为了减少或抵消浇注料在使用中的收缩,“三石”应选择膨胀较大的蓝晶石。各产地蓝晶石精矿的膨胀率不一,应注意选择,并注意粒度和加入量。②定型耐火材料,如果为了提高其荷重软化温度,选择硅线石为好,并注意硅线石的粒度,耐火材料三石,加入量和加入方式的选择。
三石与高铝矾土原料相比,其有害杂质含量低,例如在矾土熟料中TO2、Fe203、RO、R20杂质总量高达4.5~5.0%,而三石中的杂质总量高者约占2.3%(其中红柱石约有1%),是矾土中杂质含量的一半。特别是R20很低,约0.1~0.4%。三石在一定温度下,将分解成莫来石和熔融状游离SiO2,使制品具有耐火度高,抗化学腐蚀性好,热膨胀性低的特点。这三种矿物在加热时均产生体积膨胀,尤以蓝晶石的膨胀zui大,硅线石次之,红柱石zui小。在制砖时,蓝晶石与硅线石需经过煅烧后方可使用,红柱石则可不经煅烧直接制砖,因其不大的膨胀可抵消结合粘土的收缩。
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