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耐火材料原材料之紅柱石

編輯:耐火澆注料   時間:2020-04-23    瀏覽:   
紅柱石(andalusite)與藍晶石屬于同質異象的礦物,其化學式為Al2O3•SiO2,結構式為Al(6)Al(5)[SiO4]O。理論組成(wt%)為Al2O3為62.93%,SiO2為37.07%。屬于斜方晶系。礦物主要顏色為灰白色、紅色或褐色。硬度7.0~ 7.5,密度3.1~3.2g/cm3,在高溫下,紅柱石能夠轉化為莫來石和SiO2的混合物并且該過程不可逆。


(紅柱石顆粒料)

目前世界上已查明的紅柱石儲量約為1.75億噸,礦物儲量量較大的國家主要有南非、法國、俄羅斯和中國等,其 中南非是世界上最大的紅柱石資源生產國和出口國,年產量約25萬噸。我國的紅柱石總儲量大約為0.67億噸,礦床主 要分布在河南、陜西、新疆、遼寧等地,具有遠景儲量大,分布不均衡的特點。

藍晶石相似,紅柱石在高溫條件下會發生物相的轉化,同時伴隨有體積的變化,紅柱石在高溫下發生反應的化 學式如下:


該反應過程成為紅柱石的一次莫來石化反應,該過程伴隨有3%~5%的體積膨脹。一般認為,在1300~1350℃ 時,紅柱石分解反應開始進行,在1450~1600℃范圍內實現完全的轉化,反應完全的產物中約含有83%的莫來石和1 7%的SiO2玻璃相。為改善玻璃相給耐火材料的高溫性能帶來的不利影響,通常會在反應開始時向原料中加入一定量的氧化鋁,與體系中富余的SiO2玻璃相發生反應,生成莫來石物相,該反應過程稱為二次莫來石化反應,紅柱石材料在該反應過程伴隨有7%~8%的體積膨脹。

紅柱石具有很高的耐火度,其耐火度最高可達1800℃以上,并且具有很好的抗熱震性能,機械強度大,還具有 熱傳導率低,具有由粗到細不同顆粒天然的單晶結構等優良的基本性能,是制備耐火材料的優良原料。以紅柱石為原料的耐火材料制品具有氣孔率低、熱導率低、體積穩定性好、機械強度高、抗蠕變性能好,在抗熱震,抗CO作用及抗化學侵蝕等方面也有著優異的表現。在冶金行業的各個領域中有著廣泛的應用。
  
以紅柱石為原料生產制備的定型耐火材料如紅柱石燒成磚,不燒磚在水泥回轉窯、玻璃熔窯、陶瓷隧道窯、高 爐、均熱爐、熱風爐、鋼包、盛鋼桶等多種窯爐、窯具中被廣泛應用。國內外在相關方面的生產實踐中有大量的應用 實例,英國和德國的研究結果表明,紅柱石不燒磚在應用于魚雷罐內襯材料時,使用壽命有著明顯的提高。并且紅柱石耐火制品可不經燒制直接使用,性能與燒制產品沒有明顯的差異,可以節約大量的能源。

紅柱石材料也可以用來制備不定型的耐火材料如澆注料、搗打料、鑄砂等。由于紅柱石不定形耐火材料可以不經 燒制直接使用,能夠節省大量燃料。紅柱石在高溫下體積會發生永久性膨脹,可以抵消不定形耐火材料的收縮,可以 大大延長耐火材料的使用壽命,縮短冶煉時間,降低生產成本。
 

此外,以紅柱石為原料生產莫來石纖維,可以達到補強、增韌的效果;在纖維材料、輕質隔熱材料、復合材料等方向,紅柱石資源也有著廣泛的、亟待開發的應用前景。

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