莫来石的低温合成.doc

N A IH U O C A IL IA O / 耐火材料 2 0 0 8 , 4 2 ( 3 ) 2 2 9 ~ 2 3 1 , 2 3 3 讨论 # 交流 莫 来 石 的 低 温 合 成 卫晓辉 1 , 2 ) 孙加林1 ) 孙庚辰2 ) 1 ) 北京科技大学材料科学与工程学院 北京 1 0 0 0 8 3 2 ) 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 摘 要 介绍了低温合成莫来石所用的 4 种起始混合材料: 固体混合物、溶胶混合物、硅酸 - 铝盐混合物、硅醇 盐 - 铝盐混合物或硅醇盐 - 铝醇盐混合物, 总结了用这 4 种起始混合材料低温合成莫来石的原理、过程和特 点, 并探讨了在耐火材料中应用的可能性。 关键词 莫来石, 低温合成, 起始原料 刚玉 - 莫来石质耐火材料大多以反应生成的莫 合相多采用高纯度的 A l2 O 3 和 S iO 2 超细粉合成。 来石为结合相。形成莫来石结合相的原料和工艺路 [ 2 ] 研究了 0 . 3 ~ 0 . 5 L m的 A 2 A l K H amano 等 2 O 3 和 线对材料的烧成和结构影响很大。如何在较低温度 2 L m的石英粒子之间的热反应, 发现只有当温度 下原位反应形成莫来石结合相, 并且兼顾材料的强度 \ 1 4 70 e 时才发生莫来石化。这种以氧化物为原料 和抗热震性, 意义很大。 的固相反应首先是莫来石在 A l2 O 3 和 S iO 2 的界面上成 合成莫来石所用的铝、硅起始混合原料分为以下 4 + 和 A l3 + 在界面莫来石层晶格内的互 核, 然后通过 S i 几种: 固体混合物、溶胶混合物、硅酸 - 铝盐混合物、 扩散而逐渐莫来石化。由于扩散速度很低, 莫来石化 醇盐混合物。制备这些起始混合原料的方法包括混 [ 3 ]。 的动力学因素主要受原料粒度和混合度的影响 合法、共沉淀法、水解法、水热法和喷雾热解法等。莫 有人认为, A l2 O 3 颗粒和 S iO 2 颗粒之间固相反应 来石的合成温度与铝、硅起始混合原料的混合度密切 生成莫来石的温度甚至高达 1 60 0 e [ 4 ] 。因此, 在不 [ 1 ] 根据铝、硅起始混合原料的 相关。 S S S u e y o s h i 等 添加外加剂的情况下, 须使用较细的粉料或采用高能 混合度不同, 将其分为 3 类: 1 ) 单相凝胶, 其铝、硅的 球磨均 匀混合 的方法 来降低 莫来石 生成温 度。 混合在 原子尺度上是均 匀的。单相凝胶一般在 [ 5] 用高能球磨混合氧化物原料制得莫来 L B Ko ng等 9 8 0 e 附近直接莫来石化。制备单相凝胶所用的原 石晶须, 温度降低了 2 0 0 e 左右, 但难于获得致密烧 料一般是硅和铝的醇盐或者溶胶与盐的混合物。 [ 6] 以高岭土和氢氧化铝为原料, 研究 结体。罗驹华等 2 ) 双相凝胶, 其铝、硅的混合在纳米尺度上是均匀的。 了高能球磨对低温煅烧合成单相莫来石的影响, 结果 双相凝胶在煅烧过程中存在铝硅尖晶石过渡相, 并于 表明: 粉磨 5 h 后, 混合料中原有的晶相变成无定形 1 2 0 0 e 以上形成莫来石。溶胶混合物属于此类。 态, 并在较低温度 ( 1 1 50 e ) 下合成了单相莫来石; 3 ) 第三类, 硅和铝的混合是微米级尺度的, 不均匀, 莫 而未经粉磨混合的起始材料在 1 4 50 e 制得的烧结 来石形成温度高于 1 3 0 0 e 。固体混合物即为此类。 体中, 除了莫来石相以外, 还出现了刚玉和方石英相。 本文总结了用这 4 种起始混合物低温合成莫来 [ 7] 以 A 2 A l 朱新文等 2 O 3 ( d 50 = 0 . 62 L m ) 和硅灰 石的原理、过程和特点, 并探讨了在耐火材料中应用 ( d 50 = 0 . 52 L m) 作为起始原料, 通过固相反应合成莫 的可能性。 来石时发现: 1 2 0 0 e 无莫来石生成, 但发现硅灰已晶 * 0 化为 B 2方石英; 温度达到 1 3 50 e 时, 开始有少量莫 1 固体混合物 来石生成; 当温度达到 1 4 50 e 时, A l2 O 3 和 S iO 2 基本 上已完成莫来石化反应。在制作莫来石结合窑具材 工业生产烧结莫来石采用的起始混合材料都是 固体混合物, 所用原料通常为铝矾土、耐火黏土和工 业氧化铝等。由于所用原料纯度较低, 烧结莫来石通 * 卫晓辉: 女, 1 9 68 年生, 博士研究生, 高级工程师。 E2 mai l: we i xh y u e @ 1 2 6. co m 常含有大量杂质, 品质较差。高纯、致密的莫来石结 收稿日期: 2 0 0 7- 0 9 -