烧结莫来石砖的生产工艺与高铝耐火砖的生产工艺相似。采用合成莫来石熟料为颗粒料,细粉为合成莫来石熟料,或采用白刚玉、石英粉以及纯净粘土配制成相当于莫来石组成的混合细粉。将颗粒料和细粉按比例配合,常用配比为:颗粒料45%~55%,细粉(<0.088mm)55%~45%。均匀混合后,高压成型。烧成温度为1550~1600℃。当采用电熔合成莫来石熟料为颗粒料时,其烧成温度应大于1700℃。
配料可根据使用条件所确定的Al2O3含量而定,目前最常见的配料方法为:
①合成莫来石(烧结的或电熔的)为骨料+合成莫来石细粉;
②合成莫来石(烧结或电熔)为骨料+合成莫来石细粉+ Al2O3细粉+高纯粘土粉;
③合成莫来石(烧结或电熔)与电熔白刚玉为骨料+合成莫来石细粉+ Al2O3细粉+高纯粘土粉。
粒度配比应根据“两头大、中间小”的配料原则进行配制。用亚硫酸纸浆废液或聚合氯化铝或多聚磷酸盐作结合剂,经混练均匀后,高压成型,于高温窑内烧成,烧成温度根据耐火砖中Al2O3含量而定,一般在1600~1700℃之间。
莫来石砖中通常含有TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O等杂质氧化物,天然原料生产的莫来石中的杂质含量要比人工合成原料高。这些杂质氧化物在莫来石中起熔剂作用,降低熔液的形成温度和粘度,增大液相的生成量,提高熔液对固相的溶解速度和溶解数量,但各杂质氧化物所起的作用强弱程度不同,其中以K2O和Na2O对液相形成温度影响最大,K2O和Na2O分别使其无变量点温度降低513~724℃,同时还起分解莫来石的作用。在这些杂质氧化物中,TiO2的影响最小,仅使无变量点温度降低101~107℃。当TiO2含量较少时,除了部分固溶于莫来石中形成有限固溶体,促进莫来石生成和晶体发育长大外,还有部分在高温下进入液相形成玻璃体。高温下Fe2O3在莫来石和刚玉中有一定固溶度,形成有限固溶体。它在刚玉中的固溶度较在莫来石中的高,由于固溶体的形成,使莫来石和刚玉的晶格长大。Fe2O3对A12O3一SiO2系材料的始熔温度与系统中的A12O3含量或者说与A12O3/SiO2比值有关,当A12O3/SiO2比值<2.55时,始熔温度为1380℃,若A12O3/SiO2比值>2.55时,始熔温度提高到1460℃,并随其A12O3含量提高而逐渐提高。在还原气氛下,Fe2O3被还原成而脱溶进入玻璃相,并使系统的始熔温度下降,分别下降至1240℃和1380℃。
总之,随着莫来石砖中A12O3含量的提高,其高温性能提高;而熔剂量增多,高温性能降低。据此,严格控制杂质氧化物含量,尤其K2O、Na2O和的含量,是获得高性能莫来石质耐火砖的重要措施。在含有碱类成分熔渣或气体环埔中傅用,对奠来石质耐火砖均具有严重的侵蚀作用。
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