剛玉質耐材產品種類及用途

剛玉質耐材產品種類及用途

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

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、強度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優良性能，因此隨著現代科學技術的發展，應用范圍越來越大。剛玉是礦物名稱，1798年；時剛玉名稱列入礦物學，以前叫寶石。其化學成分上要是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色，俗稱藍寶石。真正的Al2O3，同質異晶體有六種，還有兩種固溶體，把轉化過程中的中間物也算進去的話，就有十來種之多。

1、燒結剛玉耐火材料燒結剛玉耐火材料，由于所用原料的不同，可分為：

（1）用燒結剛玉熟料制造的剛玉制品，一般稱為再結合燒結剛玉制品；

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

1.1燒結氧化鋁制品所用原料主要是工業氧化鋁。工業氧化鋁難以燒結，為改善其燒結性，降低燒結溫度，需將工業氧化鋁高度細粉碎并預燒，也可加入少量促進燒結的加入物。工業氧化鋁在使用前應在—1600。C預燒，使γ-L2O3轉變為穩定的α-AL2O3，并能減少制品的燒成收縮。缺點是燒后材料變硬，不易細磨。為了除掉粉碎過程中帶入的鐵，可用鹽酸酸洗處理，再經多次水洗后，分離出白色的α-AL2O3，再經干燥破碎而制得坯料。根據制品的用途、性質要求、形狀尺寸確定成型方法。具體的成型方法有：應用水懸浮液(泥漿)在石膏模內進行泥漿澆注成型(坩堝、管子及其他中空制品)；形狀復雜、尺寸小的制品采用熱壓注或擠壓法成型；大型制品可采用機壓或氣錘搗打成型。制品在1600～1800℃成，燒成設備有小斷面高溫隧道窯和倒焰窯。對于管狀制品，應在活頂倒焰窯中吊裝燒成，以防燒成中變形。燒成后進行切割加工。

1.2再結合燒結剛玉制品以燒結氧化鋁(燒結剛玉)為顆粒料，與剛玉細粉配制成泥料，經成型、干燥和燒成的制品，也稱為剛玉熟料耐火材料。高純燒結剛玉制品中，顆粒料和細粉應采用同一成分的純剛玉熟料(細粉也可采用n—AL2O3型的細小晶粒的氧化鋁)。在生產普通燒結剛玉制品時，為了提高其熱震穩定性或抗渣性，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，常加入適量的有機黏結劑。泥料應進行非常充分的混練，必要時困料，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計的模具，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，有時達到1850。C。適當提高燒成溫度，可以相應地提高制品的強度和密度。

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合(半再結合)電熔剛玉磚。熔鑄剛玉磚是以工業氧化鋁及少量純堿和石英粉在電弧爐內熔融，再經鑄型、退火等工序，后機械加工成所需的形狀、尺寸。再結合(半再結合)電熔剛玉磚使用電熔剛玉顆粒及細粉，加入結合劑，經充分混練后，用壓磚機成型，磚坯烘干后高溫燒成。
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，澆注在預制的耐火模型中，經過冷卻固化使結晶發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。以工業氧化鋁為主要原料電熔的熔鑄剛玉耐火材料是經過配合料熔化、精煉，然后澆鑄到模型中，鑄件經過凝固、退火、切割、磨削和預組裝，成為合格產品。

按其化學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。這種磚結構致密，耐火度和高溫結構強度較高，高溫化學穩定性好，但在堿金屬氧化物的作用下，可能轉化為β-AL2O3而發生體積增大，適用于砌筑玻璃窯冷卻池部位和上部結構，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℃到常溫空氣循環可達40次左右，一般適用于砌筑玻璃熔窯的上部結構。

（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，高溫下抗堿蒸氣的作用也較好，可用于玻璃窯上部結構，也可用于直接與玻璃液接觸的低溫部位。

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

3、剛玉質耐火材料的應用由于剛玉質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爐?？捎糜?500～1700℃的爐墻、爐頂和格子磚，煤氣預熱器，在碳、甲烷、天然氣和焦爐煤氣直接作用下的設備內襯和磚格子等，鋼的爐外真空處理和連鑄裝置，對無煙煤和其他碳質材料進行高溫處理連續作業的立式爐，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1920～1950℃)作為催化劑和載熱體噴嘴小球，沸騰爐風口帶(如煅燒汞礦用)，加熱爐爐底，替代機器磨損快的金屬部件和內襯，生產玻璃球和玻璃纖維的高溫玻璃熔窯頂和內襯等。

用途如下：

1：由于有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能，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，強度高的特點，在化工系統中，用作各種反應器皿和管道，化工泵的部件，做機械零部件，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管，原子反應堆中用的絕緣瓷，以及其他各種高溫絕緣部件。

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

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