莫来石的低温合成.doc
耐火材料 2 0 0 8 , 4 2 ( 3 ) 2 2 9 ~ 2 3 1 , 2 3 3 讨论交流莫 来 石 的 低 温 合 成
卫晓辉 1 , 2 ) 孙加林1 ) 孙庚辰2 ) 1 ) 北京科技大学材料科学与工程学院 北京 1 0 0 0 8 3
2 ) 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
摘 要 介绍了低温合成莫来石所用的 4 种起始混合材料: 固体混合物、溶胶混合物、硅酸铝盐混合物、硅醇
盐铝盐混合物或硅醇盐铝醇盐混合物, 总结了用这 4 种起始混合材料低温合成莫来石的原理、过程和特
点, 并探讨了在耐火材料中应用的可能性。
关键词 莫来石, 低温合成, 起始原料
刚玉莫来石质耐火材料大多以反应生成的莫 合相多采用高纯度的23 和 2 超细粉合成。
来石为结合相。形成莫来石结合相的原料和工艺路 2研究了 0 . 3 ~ 0 . 5的2
等 23 和 线对材料的烧成和结构影响很大。如何在较低温度2的石英粒子之间的热反应, 发现只有当温度
下原位反应形成莫来石结合相, 并且兼顾材料的强度1 4 70时才发生莫来石化。这种以氧化物为原料
和抗热震性, 意义很大。 的固相反应首先是莫来石在23 和 2 的界面上成
合成莫来石所用的铝、硅起始混合原料分为以下 4和3在界面莫来石层晶格内的互
核, 然后通过 几种: 固体混合物、溶胶混合物、硅酸铝盐混合物、 扩散而逐渐莫来石化。由于扩散速度很低, 莫来石化
醇盐混合物。制备这些起始混合原料的方法包括混 3 。
的动力学因素主要受原料粒度和混合度的影响 合法、共沉淀法、水解法、水热法和喷雾热解法等。莫 有人认为,23 颗粒和 2 颗粒之间固相反应
来石的合成温度与铝、硅起始混合原料的混合度密切 生成莫来石的温度甚至高达 1 60 0 4。因此, 在不 1根据铝、硅起始混合原料的
相关。 等 添加外加剂的情况下, 须使用较细的粉料或采用高能 混合度不同, 将其分为 3 类: 1 ) 单相凝胶, 其铝、硅的
球磨均 匀混合 的方法 来降低 莫来石 生成温 度。
混合在 原子尺度上是均 匀的。单相凝胶一般在5 用高能球磨混合氧化物原料制得莫来
等
9 8 0附近直接莫来石化。制备单相凝胶所用的原 石晶须, 温度降低了 2 0 0左右, 但难于获得致密烧
亙般是硅和铝的醇盐或者溶胶与盐的混合物。6 以高岭土和氢氧化铝为原料, 研究
结体。罗驹华等
2 ) 双相凝胶, 其铝、硅的混合在纳米尺度上是升的。 了高能球磨对低温煅烧合成单相莫来石的影响, 结果
双相凝胶在煅烧过程中存在铝硅尖晶石过渡相, 并于 表明: 粉磨 5后, 混合料中原有的晶相变成无定形
1 2 0 0以上形成莫来石。溶胶混合物属于此类。 态, 并在较低温度 ( 1 1 50) 下合成了单相莫来石;
3 ) 第三类, 硅和铝的混合是微米级尺度的, 不升, 莫 而未经粉磨混合的起始材料在1 4 50制得的烧结
来石形成温度高于 1 3 0 0。固体混合物即为此类。 体中, 除了莫来石相以外, 还出现了刚玉和方石英相。
本文总结了用这 4 种起始混合物低温合成莫来 7 以2
朱新文等 23 (500 . 62 ) 和硅灰 石的原理、过程和特点, 并探讨了在耐火材料中应用 (500 . 52) 作为起始原料, 通过固相反应合成莫
的可能性。 来石时发现: 1 2 0 0无莫来石生成, 但发现硅灰已晶
*
0 化为2方石英; 温度达到 1 3 50时, 开始有少量莫
1 固体混合物
来石生成; 当温度达到 1 4 50时,23 和 2 基本
上已完成莫来石化反应。在制作莫来石结合窑具材
工业生产烧结莫来石采用的起始混合材料都是
固体混合物, 所用原料通常为铝矾土、耐火黏土和工
业氧化铝等。由于所用原料纯度较低, 烧结莫来石通 * 卫晓辉: 女, 1 9 68 年生, 博士研究生, 高级工程师。
2: 1 2 6. 常含有大量杂质, 品质较差。高纯、致密的莫来石结
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