剛玉質(zhì)耐材產(chǎn)品種類及用途

由于剛玉材料所使用的原料豐富，供應(yīng)方便，在制造工藝方面，既可以用傳統(tǒng)的耐火材料生產(chǎn)工藝生產(chǎn)剛玉耐火材料，也可以用脫胎于傳統(tǒng)陶瓷的方法生產(chǎn)特種耐火材料，即高溫陶瓷，因此經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的研制和生產(chǎn)，工藝日趨成熟，品種不斷層架，成為應(yīng)用廣泛的耐火材料。

剛玉耐火材料是指含Al2O390％以上，主晶相為α- Al2O3（剛玉）的耐火材料。由于它具有耐高溫、硬度大、強(qiáng)度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優(yōu)良性能，因此隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越大。剛玉是礦物名稱，1798年；時(shí)剛玉名稱列入礦物學(xué)，以前叫寶石。其化學(xué)成分上要是Al2O3，為α- Al2O3晶體，屬于離子晶體。純凈的剛玉晶體是無色透明的，含有微量鉻的剛玉晶體呈淡紅色，俗稱紅寶石；含有微量鐵和鈦的剛玉晶體呈藍(lán)色，俗稱藍(lán)寶石。真正的Al2O3，同質(zhì)異晶體有六種，還有兩種固溶體，把轉(zhuǎn)化過程中的中間物也算進(jìn)去的話，就有十來種之多。

1、燒結(jié)剛玉耐火材料燒結(jié)剛玉耐火材料，由于所用原料的不同，可分為：

（1）用燒結(jié)剛玉熟料制造的剛玉制品，一般稱為再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品；

（2）燒剛玉粉的顆粒及細(xì)粉制造的剛玉制品，也稱為燒結(jié)氧化鋁制品。燒結(jié)剛玉耐火材料除了剛玉原料的純度較高外，與傳統(tǒng)的耐火材料的生產(chǎn)工藝沒有差異。

1.1燒結(jié)氧化鋁制品所用原料主要是工業(yè)氧化鋁。工業(yè)氧化鋁難以燒結(jié)，為改善其燒結(jié)性，降低燒結(jié)溫度，需將工業(yè)氧化鋁高度細(xì)粉碎并預(yù)燒，也可加入少量促進(jìn)燒結(jié)的加入物。工業(yè)氧化鋁在使用前應(yīng)在—1600。C預(yù)燒，使γ-L2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的α-AL2O3，并能減少制品的燒成收縮。缺點(diǎn)是燒后材料變硬，不易細(xì)磨。為了除掉粉碎過程中帶入的鐵，可用鹽酸酸洗處理，再經(jīng)多次水洗后，分離出白色的α-AL2O3，再經(jīng)干燥破碎而制得坯料。根據(jù)制品的用途、性質(zhì)要求、形狀尺寸確定成型方法。具體的成型方法有：應(yīng)用水懸浮液(泥漿)在石膏模內(nèi)進(jìn)行泥漿澆注成型(坩堝、管子及其他中空制品)；形狀復(fù)雜、尺寸小的制品采用熱壓注或擠壓法成型；大型制品可采用機(jī)壓或氣錘搗打成型。制品在1600～1800℃成，燒成設(shè)備有小斷面高溫隧道窯和倒焰窯。對于管狀制品，應(yīng)在活頂?shù)寡娓G中吊裝燒成，以防燒成中變形。燒成后進(jìn)行切割加工。

1.2再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品以燒結(jié)氧化鋁(燒結(jié)剛玉)為顆粒料，與剛玉細(xì)粉配制成泥料，經(jīng)成型、干燥和燒成的制品，也稱為剛玉熟料耐火材料。高純燒結(jié)剛玉制品中，顆粒料和細(xì)粉應(yīng)采用同一成分的純剛玉熟料(細(xì)粉也可采用n—AL2O3型的細(xì)小晶粒的氧化鋁)。在生產(chǎn)普通燒結(jié)剛玉制品時(shí)，為了提高其熱震穩(wěn)定性或抗渣性，一般允許加入小于10％的第二組分，第二組分主要是莫來石。為改善成型性能，常加入適量的有機(jī)黏結(jié)劑。泥料應(yīng)進(jìn)行非常充分的混練，必要時(shí)困料，泥料水分一般波動于5％～8％。普通制品采用半干壓成型。形狀復(fù)雜、尺寸較大的制品，采用氣錘搗打或振動成型。特殊制品則用特殊設(shè)計(jì)的模具，采用流體等靜壓成型。剛玉熟料制品必須在高溫下燒成。燒成溫度介于1650～。C之問，有時(shí)達(dá)到1850。C。適當(dāng)提高燒成溫度，可以相應(yīng)地提高制品的強(qiáng)度和密度。

2、電熔剛玉耐火材料電熔剛玉耐火材料按照制造工藝可分為熔鑄剛玉磚和再結(jié)合(半再結(jié)合)電熔剛玉磚。熔鑄剛玉磚是以工業(yè)氧化鋁及少量純堿和石英粉在電弧爐內(nèi)熔融，再經(jīng)鑄型、退火等工序，后機(jī)械加工成所需的形狀、尺寸。再結(jié)合(半再結(jié)合)電熔剛玉磚使用電熔剛玉顆粒及細(xì)粉，加入結(jié)合劑，經(jīng)充分混練后，用壓磚機(jī)成型，磚坯烘干后高溫?zé)伞?br /> 2.1? 熔鑄剛玉制品將氧化鋁原料的配合料在高于熔融溫度下熔化后，澆注在預(yù)制的耐火模型中，經(jīng)過冷卻固化使結(jié)晶發(fā)育長大而形成的制品，稱為熔鑄剛玉耐火材料。一般采用電熔方法熔化。以工業(yè)氧化鋁為主要原料電熔的熔鑄剛玉耐火材料是經(jīng)過配合料熔化、精煉，然后澆鑄到模型中，鑄件經(jīng)過凝固、退火、切割、磨削和預(yù)組裝，成為合格產(chǎn)品。

按其化學(xué)礦物組成主要有三種類型：

（1）α-AL2O3磚。又稱電熔α-AL2O3磚，是以α-A12O3晶相的熔鑄耐火材料。α-AL2O3，含量約95％，β-AL2O3含量為5％～10％，玻璃相較少。這種磚結(jié)構(gòu)致密，耐火度和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，高溫化學(xué)穩(wěn)定性好，但在堿金屬氧化物的作用下，可能轉(zhuǎn)化為β-AL2O3而發(fā)生體積增大，適用于砌筑玻璃窯冷卻池部位和上部結(jié)構(gòu)，以及有色金屬冶煉爐及高溫隧道窯。

（2）熔鑄β-AL2O3磚。又稱電熔β-AL2O3磚，是以β-AL2O3為主晶相的熔鑄耐火材料。β-AL2O3含量約99.5％，以較大的板狀結(jié)晶互相嚙合，玻璃相較少，約占0.5％以下，對堿蒸氣呈惰性。在不含堿的氣氛中，易分離出堿而轉(zhuǎn)化為α-AL2O3，并伴隨有體積收縮，而可能引起磚的碎裂。熔鑄β-AL2O3磚抗熱震性較好，700℃到常溫空氣循環(huán)可達(dá)40次左右，一般適用于砌筑玻璃熔窯的上部結(jié)構(gòu)。

（3）熔鑄α、β-AL2O3磚。又稱電熔α、β-AL2O3磚，是含α-AL2O3和β-AL2O3的熔鑄制品。α-AL2O3含量約40％～55％，β-AL2O3含量約45％～60％，玻璃相極少。同β-AL2O3型制品相比，抗玻璃液的侵蝕能力較強(qiáng)，高溫下抗堿蒸氣的作用也較好，可用于玻璃窯上部結(jié)構(gòu)，也可用于直接與玻璃液接觸的低溫部位。

2.2再結(jié)合電熔剛玉制品再結(jié)合電熔剛玉制品以電熔剛玉熟料為顆粒料，電熔剛玉細(xì)粉或燒結(jié)剛玉細(xì)粉為基質(zhì)，配合制成的再結(jié)合燒結(jié)制品。作為原料的電熔棕剛玉或白剛玉，顆粒料用電磁除鐵，細(xì)磨粉料則采用酸洗除鐵。粒度配比應(yīng)采用多級配比，減少中間顆粒，增加細(xì)粉量(含一定量超微細(xì)粉)，有利于提高制品的密度和燒結(jié)性能。加入一定量的結(jié)合劑，混合均勻，水分約為3％～4％。經(jīng)高壓成型，獲得致密磚坯。電熔剛玉制品的純度高，難燒結(jié)，需在高于1800℃下燒成。小批量生產(chǎn)時(shí)，以高溫間歇窯為宜，成批穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)可用小型高溫隧道窯。

3、剛玉質(zhì)耐火材料的應(yīng)用由于剛玉質(zhì)耐火材料具有很好的高溫性能，適用于各種使用條件。不僅可以砌筑高爐爐腹，還可以用于高爐和其他爐窯的熱風(fēng)爐?？捎糜?500～1700℃的爐墻、爐頂和格子磚，煤氣預(yù)熱器，在碳、甲烷、天然氣和焦?fàn)t煤氣直接作用下的設(shè)備內(nèi)襯和磚格子等，鋼的爐外真空處理和連鑄裝置，對無煙煤和其他碳質(zhì)材料進(jìn)行高溫處理連續(xù)作業(yè)的立式爐，高溫炭化爐，高溫荷重很大的窯爐，操作溫度為1800℃的隧道窯及其他窯爐(低堿性氧化鋁為主的剛玉制品使用溫度可達(dá)1920～1950℃)作為催化劑和載熱體噴嘴小球，沸騰爐風(fēng)口帶(如煅燒汞礦用)，加熱爐爐底，替代機(jī)器磨損快的金屬部件和內(nèi)襯，生產(chǎn)玻璃球和玻璃纖維的高溫玻璃熔窯頂和內(nèi)襯等。

用途如下：

1：由于有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，故用做澆鋼滑動水口，冶煉稀有金屬、特種合金。高純金屬、玻璃拉絲、制作激光玻璃的器皿等。

2：由于硬度大，耐磨性好，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在化工系統(tǒng)中，用作各種反應(yīng)器皿和管道，化工泵的部件，做機(jī)械零部件，各種模具等

3：由于有高溫絕緣性，故用作熱電偶的套絲管和保護(hù)管，原子反應(yīng)堆中用的絕緣瓷，以及其他各種高溫絕緣部件。

4：剛玉制品氣密性好，即使在高溫下也嚴(yán)密不透氣，因此在電真空中得到廣泛應(yīng)用，如用剛玉制作各種大型電子管殼等。

5：剛玉保溫材料，如剛玉輕質(zhì)磚，剛玉空心球和纖維制品，廣泛應(yīng)用于各種高溫窯爐的爐墻及爐頂，即耐高溫又保溫。