【耐材原料】您知道耐火材料家族的三石都是谁吗?
蓝晶石族矿物又名硅线石族矿物,简称“三石”,指蓝晶石、红柱石和硅线石这三种具有相同成分(Al2O3 · SiO2)但结构不同的同质异像变体。
我国具有分布广泛、储量丰富的三石矿物资源。蓝晶石族矿物矿种齐全,各 种变质作用形成的矿床应有尽有。其中通过区域变质形成的蓝晶石族矿物有:
①河北魏鲁、辽宁大荒沟、安徽霍邱、江苏韩山和河南隐山蓝晶石矿;
②河南西峡羊奶沟、辽宁老虎砬子红柱石矿;
③黑龙江鸡西三道沟、广东大王山硅线石矿等。
通过接触变质形成的有吉林桦甸、甘肃米家沟红柱石矿等。
通过热液交代形 成的有福建赖店、浙江瑞安刚玉-红柱石矿等。
通过动力变质形成的有吉林柳树沟蓝晶石矿等。
我国黑色冶金行业标准见表6-
蓝晶石的化学式为Al2 [SiO5],其中Al2O3为63.1%,SiO2为36. 5%,杂质有少量Fe2O3、Cr2O3、MgO、CaO等。蓝晶石为三斜晶系矿物,np = 1.713 〜1.717, nm= 1.720 〜1.722,ng = 1.728 〜1.729,ng-np= 0.012 〜 0.016,相对密度为3.56〜3.68,平行晶体延长方向硬度4.5,垂直晶体延长方向硬度6.5〜7。蓝晶石两个方向的硬度相差很大,故称为二硬石。
硅线石的化学式和蓝晶石相同。硅线石为斜方晶系矿物,np = 1.657 〜1.661, nm= 1.658〜1.670,ng = 1.677〜1.684,ng-np= 0.020 〜 0.023,成分中的Al可被Fe置换,Fe2O3含量可达2%〜3%,相对密度为3.23〜3.25,硬度 7. 5。
红柱石的化学式和蓝晶石相同。红柱石为斜方晶系矿物,np = 1.629〜1.640, nm= 1.633〜1.644,ng=1.639〜1.647,ng-np= 0.007〜0.011,成分中的Al可被Fe、Mn置换,Si可少量被Ti置换,相对密度为3.1〜3.2,硬 度7。
蓝晶石族矿物具有加热产生微膨胀的性质,可以提高材料抗蠕变和抗热震性 能。就受热膨胀性能来说,三石加热到一定温度后就变为莫来石。
蓝晶石开始转化为莫来石的温度为1200〜1500°C,体积膨胀率为16%〜 18%;红柱石转化的温度为1350〜1450°C,体积膨胀约5%;硅线石转化的温度 为1500〜1650°C,体积膨胀率5%〜8%。从转化温度来说,蓝晶石最低,其次 为红柱石,硅线石最髙。就膨胀量而言,蓝晶石最大,硅线石居中,红柱石最低见表6-7。
高纯的蓝晶石、红柱石、硅线石可以用来冶炼铝硅合金以制造飞机、舰船, 或者用于制造火花塞、热电偶套管、坩埚等陶瓷部件。当然,蓝晶石族矿物也被 用于制造耐火材料。使用蓝晶石族矿物时,要根据耐火材料工艺的需要,尽可能 发挥出蓝晶石、红柱石和硅线石原料的特长。
①由于蓝晶石膨胀大,以较小的掺量就可以补偿耐火材料的高温收缩。由于蓝晶石转化温度低,适合用于在较低温度产生收缩的耐火材料。所以,蓝晶石适于作中低档耐火材料的添加物。
②红柱石受热产生的膨胀低,掺量受到的限制小。但是,补偿相同的收缩就 需要更大的掺量。随着红柱石的掺量增多,耐火材料的抗蠕变、耐热震性能会得到 很大的改善。但是,制造成本也显著增加。所以,红柱石适合于中高档耐火材料。
③硅线石的转化温度高,温度较低时很难补偿耐火材料的收缩。所以,硅 线石适于较高温度烧结的耐火材料。比如,以合成莫来石为粗骨料,以天然硅线 石为细骨料,以磨细硅线石、高铝矾土和高岭土为基质,用泥浆浇注的办法制造 玻璃窑用烧结耐火材料。