根據(jù)藍(lán)晶石族原料的特點,其在耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在四個方面
(1) 以藍(lán)晶石族原料為主體,直接制磚,以紅柱石磚最有代表性。
(2) 以藍(lán)晶石族原料為添加物,改善耐火制品的高溫性能,如提高其抗蠕變性能和抗熱震性能等。
(3) 用于不定型耐火材料,最常用的是藍(lán)晶石作為膨脹劑來補償高溫下的收縮,防止結(jié)構(gòu)剝落。
(4)以藍(lán)晶石族原料合成莫來石。
1. 紅柱石直接用于制磚
紅柱石特點很明顯;莫來石化溫度低;轉(zhuǎn)化過程中的熱膨脹低;結(jié)晶粗大,可用于做骨科。所有這些使紅柱石可不經(jīng)煅燒直接用于制造燒成或不燒耐火磚,并節(jié)省大量能源。
2.改善耐火材料的性能
藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石在這方面的應(yīng)用較為普遍,起作用主要體現(xiàn)在三個方面:一是提高耐火磚的荷重軟化點及抗蠕變能力;二是提高耐火制品的熱震穩(wěn)定性;三是調(diào)整耐火制品的燒成收縮。
低蠕變高鋁磚已成功地在我國大型的熱風(fēng)爐中使用,它是通過添加硅線石、或者紅柱石、或者藍(lán)晶石對高鋁質(zhì)耐火改性的結(jié)果。
實踐中利用藍(lán)晶石族礦物改善耐火材料熱震穩(wěn)定性的例子很多,最具有代表性的當(dāng)屬用于陶瓷工業(yè)的莫來石窯具和堇青石-莫來石窯具。由于使用條件的特殊性,窯具的壽命取決于其熱震穩(wěn)定性。德國最早將硅線石和紅柱石用于窯具,代替一部分合成莫來石,其優(yōu)點除了延長窯具的壽命外,還能降低窯具成本。
關(guān)于添加藍(lán)晶石族礦物提高耐火材料熱震穩(wěn)定性的機理,一般認(rèn)為有兩種原因:其一,添加的藍(lán)晶石族礦物轉(zhuǎn)化為莫來石,提高了莫來石含量,同時長柱狀莫來石形成的交織結(jié)構(gòu)對熱震穩(wěn)定性有利;其二,藍(lán)晶石礦物未完全莫來石化,形成多相復(fù)合材料結(jié)構(gòu),利用各礦物膨脹系數(shù)的失配而提高熱震穩(wěn)定性。
耐火制品在燒成時因燒結(jié)而產(chǎn)生收縮,收縮較大時一是對耐火制品的尺寸無法精確控制,二是對形狀復(fù)雜的制品易于產(chǎn)生開裂,利用藍(lán)晶石族礦物煅燒時的膨脹效應(yīng)來調(diào)整燒成收縮對保證制品尺寸精度及提高成品率十分有效。如在堇青石-莫來石窯具中加入約10%的藍(lán)晶石可將其燒成收縮控制在0%附近。
3. 用于不定形耐火材料
目前藍(lán)晶石族原料在不定形耐火材料中的應(yīng)用十分廣泛,其目的在于利用藍(lán)晶石族礦物在高溫下由于其莫來石而產(chǎn)生的體積膨脹,來補償不定形耐火材料在高溫下的收縮,防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落。藍(lán)晶石精礦的餓應(yīng)用更為普遍。
藍(lán)晶石族原料在不定形耐火材料中的應(yīng)用,它既可以作為骨科使用(如紅柱石),又可以作為基質(zhì)粉料使用(如紅柱石精礦粉,硅線石精礦粉),也可以作為膨脹劑使用(如藍(lán)晶石)。
4. 用于合成莫來石
以藍(lán)晶石族原料合成莫來石的方式有兩種:一是將藍(lán)晶石族原料直接煅燒,形成中鋁莫來石熟料(Al2O3 54%~60%);二是以藍(lán)晶石精礦粉添加鋁礬土、工業(yè)氧化鋁、鋯英石等,在高溫下煅燒形成莫來石或鋯莫來石熟料,此方式對于利用藍(lán)晶石族原料選礦廠的大量細(xì)粉精礦具有現(xiàn)實意義,也是將藍(lán)晶石族原料深加工的一條途徑。