刚玉及莫来石.ppt

刚玉质耐火原料 在耐火材料中，通常把α-Al2O3含量大于94%的原料划归为刚玉质耐火原料。 氧化铝 Al2O3的摩尔分子量为101.94，密度在3.4～4.0g/cm3。Al2O3有α、β、γ、δ、ε、ξ、η、θ、κ、χ、ρ等十几种同质多相变体，常见和常用的变体有α、β、γ和ρ。 α-Al2O3 α-Al2O3由于与天然氧化铝矿物-—刚玉相似，习惯上把α-Al2O3称作刚玉。 α-Al2O3属三方晶系，理论密度为3.99g/cm3，熔点2050℃，莫氏硬度9，呈桶状，短柱状，少数呈板状或双锥面，集合体呈致密的粒状，块状。 α-Al2O3是所有变体中密度最大、性能最稳定的一个变体。 β-Al2O3 β-Al2O3通常是由Na+、K+、Rb+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等碱金属、碱土金属以及稀土金属（Ln）氧化物的存在而生成Al2O3的一种变体。 β-Al2O3的比重为3.31，较α-Al2O3小，硬度5.5~6。 β-Al2O3是白色电熔刚玉和铝铬砖的主要组成之一，也是β-Al2O3陶瓷的主要组成。电熔β-Al2O3砖用于玻璃窑炉衬，抗碱侵蚀能力强。粘土质耐火砖受碱金属氧化物侵蚀后也常能见到β-Al2O3。 γ-Al2O3 它是Al2O3的低温形态，属等轴晶系。属于有缺陷的尖晶石结构。 γ-Al2O3晶体尺寸很小，一般在零点几微米，在显微镜下无法观察清楚。通常的结构是多个（106）粒子聚集在一起，形成多孔的球形聚集体，大小为40～70μm，最大的超过100μm。这种聚集体内部含有25%～30%的气孔，活性很高，在吸附、催化等方面应用广泛。γ-Al2O3结构松散，密度3.45～3.66g/cm3，易于吸水，且能被酸碱溶解，性能不稳定。 ρ-Al2O3 一般认为ρ-Al2O3是一种结晶最差的Al2O3变体，是Al2O3各晶态中唯一能在高温下自发水化的形态，为无定型形态。 ρ-Al2O3是由三水铝石（Al2O3·3H2O）在减压条件下低温脱水（如400Pa以下，600℃加热）制成，也可由工业上拜尔法制得的氢氧化铝Al(OH)3，在1~10秒间通过800~900℃的热气流而获得。由工业勃姆石（实际上是Al(OH)3和AlOOH的混合物）在回转窑上快速分解也可制得具有自发水化性能的ρ-Al2O3。 ρ-Al2O3作结合剂的基本原理 ρ-Al2O3之所以能用作不定形耐火材料的结合剂是因为其具有常温下的自发水化能力： ρ-Al2O3＋2H2O —→ Al(OH)3 ＋ AlOOH （三水铝石） （勃母石凝胶） 其水化产物Al(OH)3和AlOOH可以起到胶结和硬化作用。这就是ρ-Al2O3作结合剂的基本原理。显然，ρ-Al2O3属于水化结合的胶结剂。 工业氧化铝 工业氧化铝中一般含有40%～76%的γ-Al2O3和60%～24%的α-Al2O3。 氧化铝属于两性化合物，因此可以采用酸法、碱法、酸碱联合法和热法等方法提取工业氧化铝。但工业上只有碱法得到了应用。碱法又分为拜尔法、碱石灰烧结法和拜尔-碱石灰联合法 1．拜尔法（Bayer Process） 碱石灰烧结法 碱石灰烧结法是将铝土矿与一定数量的石灰石（或苏打石灰）配成炉料在回转窑中进行1250℃以上的高温烧结，炉料中的Al2O3 与Na2CO3反应生成可溶性的固体铝酸钠，而杂质氧化铁、二氧化硅、二氧化钛分别生成铁酸钠(Na2O·Fe2O3)、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钙(CaO·TiO2)。原硅酸钙和钛酸钙不溶于水，与碱溶液的反应也较微弱。将烧结产物（通称烧结块或熟料）用稀碱溶液溶出，可以将熟料中的Na2O和A12O3溶出，得到铝酸钠溶液，与进入赤泥的2CaO·SiO2、CaO·TiO2和Fe2O3·H2O等不溶性残渣分离。熟料的溶出液(粗液)经过专门的脱硅工序得到纯净的铝酸钠溶液精液，再用二氧化碳分解铝酸钠溶液，便可以得到氢氧化铝。 碱石灰烧结法 氢氧化铝的煅烧方式 无矿化剂煅烧 110~120℃ 失去吸附水 200~250℃ Al(OH)3失去两个结晶水转变为一水软铝石 500℃ 一水软铝石 γ-Al2O