刚玉耐火材料

刚玉耐火材料是指含Al₂O₃90％以上，主晶相为α- Al₂O₃（刚玉）的耐火材料。由于它具有耐高温、硬度大、强度高、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘、气密性好等优良性能，因此随着现代科学技术的发展，应用范围越来越大。

刚玉是矿物名称，1798年；时刚玉名称列入矿物学，以前叫宝石。其化学成分上要是Al₂O₃，为α- Al₂O₃晶体，属于离子晶体。纯净的刚玉晶体是无色透明的，含有微量铬的刚玉晶体呈淡红色，俗称红宝石；含有微量铁和钛的刚玉晶体呈蓝色，俗称蓝宝石。

真正的Al₂O₃，同质异晶体有六种，还有两种固溶体，把转化过程中的中间物也算进去的话，就有十来种之多。但不管是什么形态，α- Al₂O₃是高温稳定型晶体，其他的在高温下转化为α型且是不可逆的。刚玉系造岩矿物，天然刚五与区域岩浆及接触岩浆的作用有关系。在碱性岩浆中，如果Al₂O₃含量过剩，则可以结晶出刚玉。在伟晶岩浆阶段，花岗质伟晶岩因去硅作用，亦可形成刚玉矿床。在热液阶段，Al₂O₃是不活泼的组分，某些近地表的酸性、中性火山喷发岩受到岩浆后期的溶液作用，发生次生石英岩化，可形成刚玉、高铝矿物。富含铝质的粘土岩、页岩受到区域变质作用后，可形成刚玉矿床，在外生条件下，由于刚玉较稳定，因此也可形成沉积的刚玉矿床。可见，各种地质作用都可以形成刚五矿床。

世界上产刚玉的国家主要有：哈萨克斯坦，南非、加拿大等。我国的河北、西藏、江苏、江西、山东等省区发现刚玉矿床。

然而，大多数天然刚玉都含有杂质，到目前为止，还没有利用天然刚玉生产耐火材料的报道。工业上使用的刚玉原料都是从含Al₂O₃，矿物的矿石，如铝土矿、霞石、明矾石等提取的氧化铝，再由氧化铝制取。目前，世界上95%以上的氧化铝是用铝土矿生产出来的。主要是用拜耳法，少数采用烧结法、联合法及其他方法生产氧化铝。我国的氧化铝生产是解放后建立和发展起来的。1954年，山东建设的第一座生产氧化铝的工厂投产以来，在河南、贵州、山西、广西等地也先后建起了生产氧化铝的工厂。氧化铝的产量和品种不断增加，质量日益提高。我国根据高硅铝土矿的资源特点，成功地掌握了碱石灰烧结法和1昆联法的氧化铝生产工艺。1995年12月，广西平果建成我国第一个用拜耳法生产氧化铝的工厂。我国氧化铝生产技术取得了一系列重要成就。

世界上生产的氧化铝约5％用于耐火材料，5％用于磨料、电子、石油、化工、陶瓷、造纸等行业，90％以上供电解炼铝用。因此，不少氧化铝厂都很重视特种氧化铝的生产，如活性氧化铝、低钠氧化铝、γ-Al₂O₃、超细α-Al₂O₃微粉及高纯A1（OH），等。目前，还没有专门生产耐火材料的氧化铝工厂。由于工业氧化铝是松散的结晶粉末，呈多孔疏松结构，不利于Al₂O₃；晶体彼此接触，因而不利于烧结。工业氧化铝还不能直接生产耐火材料，要经过煅烧或者电熔再结晶，使γ-Al₂O₃变成α-Al₂O₃（刚玉），使其烧结及致密化。因此，按生产方法将刚玉分为轻烧（1350~1550℃）刚玉（亦称轻烧α-Al₂O₃）、烧结（1750~1950℃）刚玉、电熔刚玉。

按晶体形态，将刚玉分为板状或片状刚玉、柱状刚玉、粒状刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉、β-刚玉、α、β-刚玉（前者与生产方法有关，β-刚玉及α、β-刚玉与Na2O含量有关系）。按外观颜色分为白刚玉、棕刚玉、红刚玉（红宝石，、蓝刚玉（蓝宝石）、青刚玉、黑刚玉、白蓝刚玉（白蓝宝石）、紫刚玉、透明刚玉、黄刚玉。按含有少量其他物质成分分为铬刚玉、锆刚玉，钛刚玉、钒刚玉、镍刚玉、镨钕刚玉、锡刚玉、杂刚玉等。

由于刚玉材料所使用的原料丰富，供应方便，在制造工艺方面，既可以用传统的耐火材料生产工艺生产刚玉耐火材料，也可以用脱胎于传统陶瓷的方法生产特种耐火材料，即高温陶瓷，因此经过半个世纪的研制和生产，工艺日趋成熟，品种不断增加，成为应用范围最广的耐火材料。

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