第三章硅酸铝质耐火材料1、硅酸铝质耐火材料的概念：以SiO2和Al2O3为基本化学组成的耐火材料。

2、分类：类别Al2O3 含量（%）主晶相半硅砖15~30 莫来石、方石英粘土砖30~48 莫来石高铝砖48~90 III等：48~65 莫来石II等：65~75 莫来石、刚玉I等：＞75 刚玉、莫来石刚玉砖＞90 刚玉3、半硅质制品中含有一定数量的酸性物质，故呈半酸性。

4、硅酸铝质耐火材料是应用最广泛的耐火材料，在冶金、建材、石化、机械制造、动力等工业都有广泛的应用。

5、粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土预先煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为30~48%的耐火材料。

6、粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：少熟料粘土砖：熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约25~50%）多熟料粘土砖：熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约10~20%）7、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量较多。

1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。

2. 适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。

3. 采用高铝基质（Al2O3/SiO2≈2.55）组成特征的配料4. 采用多熟料配料及混合细磨措施。

8、高铝质制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料。

1、按制品的Al2O3含量分：I 等高铝砖：＞75%II 等高铝砖：65 ~ 75III 等高铝砖：48 ~ 652、按制品的矿物组成分：低莫来石质高铝制品●莫来石质高铝制品●莫来石—刚玉质制品●刚玉—莫来石质制品●刚玉质高铝制品9、高铝矾土原料一、化学矿物组成主要化学组成：Al2O3、SiO2。

其中Al2O3波动于45~80%。

主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。

总含量为2.5~6.0%。

10、高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合反映。

其烧结过程大致可分为三个阶段：（1）分解阶段（400~1200℃左右）在该阶段，铝矾土中的水铝石和高岭石在400度左右开始脱水，700-——800度完成。

（二）、二次莫来石化阶段（1200~1500℃左右）“二次莫来石化过程”系指由高岭石莫来石化后析出的SiO2，与水铝石分解后形成的α-Al2O3反应形成莫来石相的过程。

（3）重结晶阶段（始于二次莫来石化趋于完成时，止于烧结结束）该阶段的物理变化表现为：莫来石和刚玉晶体发育长大；气孔缩小、逐渐消失；料块逐渐致密并烧结，吸水率迅速降低。

11、影响高铝矾土烧结的因素（重点！）影响铝矾土烧结的因素主要是二次莫来石化过程和液相的数量及组成。

（1）二次莫来石化过程二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。

实验表明，II 级矾土煅烧时最难烧结，其烧结温度与特级矾土相当（1600~1700 ℃）。

其原因在于：a). II 级矾土中的Al2O3含量恰好处于莫来石的理论组成附近（65~75%），铝硅比Al2O3/SiO2≈2.55，因此烧结过程中生成的莫来石量最大，二次莫来石化过程最长，产生的体积膨胀最大，使得烧结困难。

b). 在II级矾土矿物组成中，高岭石和水铝石接近于各占约50%（51.5/48.5），其组织结构最不均匀，含有许多结构致密、大小不等且分布不均的球状或椭球状体，这使得II级矾土的二次莫来石化过程结束的温度最高总之，促进矾土的二次莫来石化是保证其充分烧结的重要前提，而矾土的烧结则始于其二次莫来石化过程结束的温度。

因此，矾土的煅烧温度一般控制为超过其二次莫来石化完成温度大约100~200℃.（2）液相的数量与组成情况A. 液相的存在既有助于二次莫来石化的进行，也会促进重结晶过程。

B、在高温作用下，液相将晶粒拉紧在一起并填充晶粒间的空隙，降低料块中的气孔率，促进烧结过程的完成。

C、K2O、Na2O含量增多时，将增加液相量、降低其粘度，结果将明显降低矾土的烧结温度，使烧结范围变窄。

实验结果表明，在矾土煅烧时，杂质中的K2O、Na2O全部进入玻璃相。

CaO、MgO大部分进入玻璃相。

而Fe2O3、TiO2在特级和I 级矾土中，由于含量高，进入玻璃相较多；但在II 级矾土中，进入结晶相形成固溶体较多。

12、矾土熟料的质量控制：1、化学组成2、烧结程度（吸水率、体积密度等）13、配料：不同质量等级的熟料适当配合使用，有利于改善其基质组成。

且这样混合配料时应以邻级原料混配为宜，Al2O3含量高的熟料以细粉加入为宜。

14、颗粒级配：一般也采用“粗、中、细”三级配合，并遵循“两头大、中间小”的原则，以求获得最大的生坯密度。

15、高铝制品属于中性耐火材料；耐火度较高（＞1770 ℃）；荷重软化温度＞1550 ℃；但抗热震稳定性较差，不如粘土砖。

硅线石族高铝质耐火材料1、概念：系指采用硅线石族原料生产的高铝质耐火材料。

2、硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称“三石”。

它们化学组成相同(Al2O3·SiO2，Al2O3：62.92%；SiO2：37.08%)，但结构不同。

蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。

“三石”加热到1300℃以后，均不可逆地转化为莫来石。

“三石”的莫来石化过程同样伴随有一定的体积膨胀，因此，“三石”原料在某些收缩较大的材料生产中，有时用作膨胀剂。

莫来石质耐火材料1、概念、莫来石质耐火材料系指以合成莫来石为主要原料制成的、以莫来石为主晶相的耐火材料。

2、分类A、烧结莫来石制品：以合成莫来石为骨料、以莫来石细粉（或白刚玉细粉、石英细粉）及高纯度粘土等为基质，经高温烧成得到的莫来石质制品。

B、熔铸莫来石制品：以高铝矾土或工业氧化铝、粘土或石英进行配料，经熔融、浇铸、退火处理而成的莫来石质制品。

3、烧结法合成莫来石的工艺因素是原料的纯度、原料的细度、煅烧温度。

a). 煅烧温度：一般在1200℃左右即开始形成，到1650 ℃时反应完成。

B、配合料的细度：主要影响合成莫来石的烧结温度。

烧结法合成莫来石主要依靠Al2O与SiO2间的固相反应来完成，提高原料的细度，无疑将加速莫来石的合成速率，以及合成莫来石的烧结程度。

c). 原料的纯度：少量杂质的存在即可降低合成料中莫来石的含量。

实验证明，危害最大的是R2O，它们在高温下可促使莫来石分解，融入玻璃相。

刚玉质耐火材料1、概念：Al2O3含量＞90%的高铝制品。

2、依生产工艺分为两类：烧结氧化铝、电熔刚玉。

3、原料预烧：烧结氧化铝制品所用的原料是工业氧化铝（γ-Al2O3）。

由于γ-Al2O3 ——α-Al2O3伴有较大的体积效应（≈15%），因此，需要对原料γ-Al2O3进行预烧（1350~1600℃）。

4、硼酸的加入作用有三：①加速γ-Al2O3 向α-Al2O3 转化并促进烧结过程，即缩短预烧时间；②降低预烧温度；③提高原料纯度——原料中的有害杂质Na2O将与H3BO3作用，生成挥发性化合物硼酸钠逸出。

5、再结合烧结刚玉制品概念：以烧结氧化铝（即烧结刚玉）为骨料，以刚玉细粉为基质进行配料，经成型、干燥、烧结而成。

主要分两种：高纯烧结刚玉制品、普通烧结刚玉制品。

6、“烧结刚玉制品”与“再结合烧结刚玉制品”的区别：前者配料中大部分是刚玉细粉，由细粉成型的坯体经高温烧结。

后者是“刚玉颗粒+细粉”配料，配料中大部分是颗粒料，颗粒间经高温煅烧后产生再结合。

显然，后者的烧成温度要高于前者。

7、再结合电熔刚玉制品概念：以电熔刚玉颗粒为骨料，以电熔刚玉细粉或烧结刚玉细粉为基质进行配料，并经成型、干燥、烧结而成。

生产工艺要点:1）保证刚玉原料的纯度。

采用电熔棕刚玉为原料时，需将棕刚玉熔块砸碎后拣选，除去其中夹带的硅铁合金或其他杂质成分。

白刚玉也要拣出成片状结晶的高铝酸钠（Na2O·11Al2O3），以及其他低熔物2）采取多级配料，减少中间颗粒，适当增加细粉量。

3）混合均匀，控制加水量（约3~4%）。

4）高压成型，保证生坯成型密度。

4）高温烧成，确保制品烧结。

电熔刚玉制品的纯度高，烧结困难，需要在1800℃以上烧成第四章硅质耐火材料1、概念：硅质耐火材料是指以SiO2为主要化学组成的耐火材料2、分类：包括普通硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。

3、硅质制品属典型的酸性耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，易受碱性渣强烈侵蚀。

荷重软化温度高，接近于鳞石英、方石英的熔点（1670℃、1710℃）。

但耐火度较低，热震稳定性差。

4、硅砖矿物组成中，要求有大量鳞石英存在，而不希望有残余石英和方石英存在，尤其是残余石英。

原因在于：1）鳞石英可在砖体结构中形成由矛头状双晶构成的相互交错网络结构，赋予制品较高的荷软温度及机械强度。

2）鳞石英各变体之间发生晶型转变时，引起的体积效应最小（0.40%），故具有较好的体积稳定性。

虽然方石英的熔点最高（1713℃）（鳞石英1670 ℃，石英1600 ℃），其量增多有利于提高制品的耐火度，但从体积稳定性看，方石英在晶型转变时，引起的体积变化最大（2.8%）。

残余石英在制品于高温下使用时，会继续发生晶型转变，产生较大的体积膨胀，导致制品结构松散所以，一般希望烧成的硅砖中有尽可能多的鳞石英存在，其次是方石英，残余石英越少越好。

5、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（一）矿化剂的作用1. 在高温下促使石英转变为鳞石英和方石英，而又不显著降低制品的耐火度。

2. 防止砖坯烧成时因发生急剧体积效应而产生的松散和开裂——矿化剂的存在导致一定量液相的形成，从而缓冲砖坯因体积变化而产生的内应力。

（二）矿化剂的作用机理三）影响矿化剂效能的因素主要包括矿化剂的种类（性质），以及因其而形成的液相的性质1、矿化剂种类矿化剂与石英作用形成液相的温度越低，则矿化剂的作用越强，越有利于亚稳方石英向鳞石英转化。

2. 高温下液相的粘度、对石英和方石英的润湿溶解能力。

粘度小、润湿溶解能力大的矿化作用强。

3、高温下液相被SiO2饱和的难易程度，即液相的析晶能力。

6、硅砖生产中矿化剂的选择矿化剂的选择原则是，既要考虑其矿化作用的强弱，还需考虑原料的配料，以及矿化剂对制品性能的综合影响。

7、广泛采用的矿化剂是“CaO(石灰乳)+FeO/Fe2O3(铁鳞)”因为：1. 该系统的始熔温度较低2. CaO既有足够的矿化作用，又对硅砖的耐火度降低不大。

3、. CaO可以改善坯料的结合性和可塑性，使砖坯具有足够的干燥强度。

——因为Ca(OH)2是一种气硬性胶凝性物质。

4. 氧化铁的加入可以显著降低液相出现的温度及其粘度，既提高鳞石英的生成量，又可缓解内热应力，减小制品的开裂。

第五章氧化镁—氧化钙系耐火材料1.概念：系指以MgO、CaO为主要成分或二者兼有的耐火材料。