氧化鋁的熔點(diǎn)高達(dá)2000多度,沸點(diǎn)2900多度,是高品質(zhì)的耐火材料原料。
氧化鋁通??捎米鞲邷啬突鸩牧?,一般而言防火材料除了本身不燃,還要求具有阻燃、止燃作用。因此氧化鋁通常列入一般意義上的防火材料。
什么是氧化鋁?
氧化鋁(aluminium oxide),化學(xué)式Al2O3。是一種高硬度的化合物,熔點(diǎn)為2054℃,沸點(diǎn)為2980℃,在高溫下可電離的離子晶體,常用于制造耐火材料。
氧化鋁是鋁的穩(wěn)定氧化物,化學(xué)式為Al2O3。在礦業(yè)、制陶業(yè)和材料科學(xué)上又被稱為礬土。
工業(yè)氧化鋁是由鋁礬土(Al2O3·3H2O)和硬水鋁石制備的,對(duì)于純度要求高的Al2O3,一般用化學(xué)方法制備。Al2O3有許多同質(zhì)異晶體,目前已知的有10多種,主要有3種晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)也不同,在1300℃以上的高溫時(shí)幾乎完全轉(zhuǎn)化為α-Al2O3。
目前生產(chǎn)氧化鋁特殊制品的主要原料是工業(yè)氧化鋁,它是煉鋁工業(yè)的中間產(chǎn)物,其真密度為3.60g·cm-3,礦物組成為 γ–Al2O3。工業(yè)氧化鋁系白色粉狀料。
制造特殊純制品時(shí),應(yīng)采用Al2O3含量大于99.8%的原料,或由硫酸鋁與硫酸氨制取的原料。
工業(yè)氧化鋁難于燒結(jié)。為改善燒結(jié)溫度,需將原料細(xì)粉碎并預(yù)燒,加入促進(jìn)燒結(jié)的加入物。
工業(yè)氧化鋁使用前應(yīng)在1350~1600℃預(yù)燒,為加速γ-氧化鋁向α-氧化鋁轉(zhuǎn)變的速度,加入3%的硼酸,以促進(jìn)其更好地轉(zhuǎn)變?yōu)棣? Al2O3,并可降低預(yù)燒溫度,縮短保溫時(shí)間和提高原料純度(原料中Na2O和H3BO3生成揮發(fā)性化合物硼酸鈉一并跑掉)。缺點(diǎn)是燒后料變硬,不易細(xì)磨。
粉碎細(xì)度對(duì)坯體的燒結(jié)和再結(jié)晶起著重要作用。
煅燒氧化鋁是由純的氧化鋁經(jīng)高溫煅燒而得到的性能優(yōu)良的耐火材料。它制成粗顆粒料、細(xì)顆粒料、細(xì)粉和微粉,用它們可制成純剛玉質(zhì)燒成制品。例如,剛玉磚,輕質(zhì)剛玉磚。也可以和其他原料,如碳質(zhì)材料等制成各種不燒制品。例如,鋁碳質(zhì)、鋁鋯碳質(zhì)材料。至于制作不定形耐材種類更多??梢允莿傆褓|(zhì)的、鉻剛玉質(zhì)的、剛玉尖晶石質(zhì)的,更可以添加到其他材料中提高各種特定的性能,并不只限于高鋁澆注料,可以是澆注料、搗打料、可塑料、噴補(bǔ)料和耐火泥。
氧化鋁是高熔點(diǎn)氧化物中被研究比較成熟的一種。它的原料藏量豐富,價(jià)格低廉,并且具有多方面的優(yōu)良性能。因此,氧化鋁是耐火材料廠一種使用廣泛的氧化物耐火材料。氧化鋁的莫氏硬度為9,低于金剛石和某些難熔化合物的硬度。氧化鋁耐火材料具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,常溫抗折強(qiáng)度為250MPa,在1000℃時(shí)仍有150MPa,常溫耐壓強(qiáng)度可高達(dá)2000MPa以上,某些微晶結(jié)構(gòu)的制品,其耐壓強(qiáng)度甚至可達(dá)5000MPa。
氧化鋁耐火材料的耐火度大于1900℃,0.2MPa荷重軟化開(kāi)始點(diǎn)為1850℃左右。它的極限使用溫度為1950℃,常用溫度為1800℃。氧化鋁在20—1000℃時(shí)的平均線膨脹系數(shù)為8.6×10-6/℃。氧化鋁的常溫?zé)釋?dǎo)率為金屬鋁的一半,熱導(dǎo)率隨著溫度上升而降低。
氧化鋁耐火材料的抗熱震穩(wěn)定性取決于它的顯微結(jié)構(gòu)及制品的形狀與大小,一般說(shuō),其抗熱震穩(wěn)定性屬于中等。總之,氧化鋁具有耐高溫、強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化、電絕緣、耐腐蝕、氣密性好等性能,因此,作為特種耐火材料,應(yīng)用極為廣泛。代表性的用途是利用其耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高等性能,用作煉鋼生產(chǎn)的滑動(dòng)水口、浸入式水口、冶金高純金屬或生長(zhǎng)單晶用的坩堝,以及各種高溫爐的結(jié)構(gòu)件(爐墻、爐管)、耐熱抗氧化涂層等。