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高档耐火材料用蓝晶石类矿物都有哪些?

发布日期: 2019-05-22 10:48:25    阅读量(242)    作者:王海燕

蓝晶石类矿物包括蓝晶石、红柱石、矽线石等,其为同质异形的无水铝硅酸盐矿物,俗称高铝矿物原料。蓝晶石类矿物具有高温下膨胀,冷却后不收缩以及在1100~1650℃可转变成莫来石的特点,因而成为十分重要的高级耐火材料。它多用制作高炉、热风炉和浇铸设备关键部位的耐火砖以及不定形耐火材料,以提高炼炉受冷、热冲击能力,延长其使用寿命。此外蓝晶石类矿物也用做制造高铝轻质硅铝合金,用于飞机、汽车与火车等关键部件的工业制造。

蓝晶石类矿物其化学成分均为Al2O3和SiO2,但由于其中不同矿物各自形成温度、压力、结构和化学含量(Al2O3)不同,其热膨胀率以及高温下转变为莫来石的温度范围亦有所不同,并显示出不同的性能。

决定蓝晶石类矿石能否被工业利用主要有二个因素:一是矿石中含蓝晶石类矿物多少,即含矿率,一般最低要在15%以上;二是蓝晶石类矿物的化学成分与物理性质,特别是Al2O3含量与高温下状态。

黄玉不属于高铝硅酸盐矿物,但在高温下氟(F)易挥发,仍为高铝材料,也用于制造高级耐火材料,故在此一并叙述。

一、蓝晶石

【组成与结构】成分为Al2O3、SiO2或Al2O(SiO4),其中含Al2O3:61.52%,SiO2:38.48%,属三斜晶系。晶体常呈板状和叶片状,有时可呈次纤维状。

【物化性质】蓝色、蓝灰色,有时呈内色。玻璃光泽,解理面为珍珠光泽。条痕为白色。断口不平。硬度有方向性特点,平行延长方向硬度为4.5,而垂直延长方向则为6.5~7.0,差异明显。密度在上述三种矿物中最大,可达3.58~3.68g/cm3。加热过程中将转化为莫来石(3Al2O3·2SiO2)和SiO2混合物,其转化温度为1350~1450℃,体积膨胀率为16%~18%,当温度降低对体积变化很少。在热力学反应上稳定于低温高压区,并且不溶于酸。

【功能与用途】蓝晶石由于有较大的膨张率以及膨胀后的稳定性,所以不但可制成各种耐火砖、坩埚、喷涂材料与耐火胶泥等,而且在其他品种耐火材料灼烧过程中作为收缩补偿剂。此外蓝晶石还用于冶炼高强度的轻质合金,是飞机制造业中重要材料。关于蓝晶石工业指标目前尚未统一。通常要求Al2O3≥60%,Fe2O3≤1.5%,TiO2≤2.5%,温度1545℃,膨胀系数为15。

【鉴别特征】颜色较深,以蓝色色调为主;硬度有方向性;不溶酸。

【产地】安徽霍邱;江苏沭阳;河南隐山;四川汶川等。

二、矽线石

【组成与结构】成分为Al2O3、SiO2或Al2SiO5,其中含Al2O3:63.11%,SiO2:36.89%,属斜方晶系。晶体呈板柱状、针柱状,通常为放射状与纤维状集合体。

【物化性质】白色、灰白色、灰绿色,有时呈褐色。玻璃光泽。条痕为白色。断口不平。硬度较大6~7。密度3.23~3.25g/cm3。加热过程中能转化为莫来石和二氧化硅混合物,其转化温度较高,为1550~1750℃,体积膨胀为6%~7.2%,温度降低时体积变化很小。其在热力学反应上稳定于高温区。一般不溶于酸,甚至在氢氟酸中也不起反应。

【功能与用途】由于具有较高膨胀率以及膨胀体积稳定性等特点,它主要用于制作耐火定型材料,如耐火砖、坩埚、电火花塞、高温计套管等,同时也用于制作耐火不定型材料,如喷涂料、可塑料、捣打料、耐火胶泥等以及高铝绝缘体、铸造精密部件,它还可直接制成矽线石不烧砖,用于砌炉膛、钢包渣线部位和桶底。在冶金方面其工业要求一般是Al2O3:57%,SiO2:37%,Fe2O3≤2%,温度1545℃,膨胀系数2。

【鉴别特征】颜色较浅;呈柱状、针柱状晶形和纤维状集合体;硬度大。

【产地】黑龙江鸡西三道沟;河北平山县南洞。

三、红柱石

【异名】菊花石;空晶石

【组成与结构】主要成分为Al2O3·SiO2或Al2SiO5,其中含Al2O3:61.47%、SiO2:38.57%。斜方晶系,晶形呈柱状,常为放射状集合体。似盛开的菊花故俗称菊花石。有时红柱石晶体内含碳质包体,并呈对角线排列呈一个暗色十字,故又称空晶石。

【物化性质】褐色、红色、深肉红色,有时为白色。玻璃光泽。断口次贝壳状。条痕为白色。硬度较大6.5~7.5。密度是蓝晶石类矿物中最小为3.1~3.2g/cm3。加热过程中能转化为莫来石和二氧化硅混合物,其转化温度为1350~1530℃。膨胀系数为4%~5.4%。在热力学反应中稳定在低温低压区。一般在酸中不溶解。

【功能与用途】由于具有较好的体积稳定性,可直接制成红柱石不烧砖,用于鱼雷式铁水罐车内衬和热风炉钢包内衬。也还可制作不定型耐火材料,如耐火胶泥、喷射料等。此外还可冶炼高强度合金、高温铝硅酸盐绝缘体等。在冶金工业上一般要求其Al2O3:59%,Fe2O3≤3%,TiO2≤0.5%,温度1350℃,膨胀系数2。

【鉴别特征】柱状晶形;横切面近正方形;有时呈菊花状集合体。

【产地】河南西峡县羊奶沟;山东五莲县小庄;辽宁凤城老虎砬子。

四、黄玉

【组成与结构】主要成分为Al2(SiO4)(F·OH),其中含SiO2:33.4%,Al2O3:56.6%,H2O:10%,F可取代OH。斜方晶系,晶形为柱状,柱面常有纵纹。常呈不规则粒状和块状集合体。

【物化性质】无色,微带蓝绿色、黄色、乳白色、红黄色。透明,玻璃光泽。硬度较大达8,密度3.50~3.57g/cm3。

【功能与用途】黄玉在850~900℃高温中(F)则散失,并引起SiO2挥发,此时Al2O3含量可达72%,属于高铝成分,可以用于制作高铝质耐火材料。通常用于制作耐火材料的黄玉多为粒度细小,晶形不佳者。若晶形完好,色泽艳丽者则作宝石,用于装饰。若粒度大、晶体粗大,由于它硬度大,则可作为研磨材料与精密仪表的轴承。

【鉴别特征】硬度大;颜色鲜艳,柱状晶形。

【产地】江西漂塘;内蒙古察右前旗。

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