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蓝晶石基莫来石对陶瓷燃烧器砖性能的影响
发布时间：
2022-07-17
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莫来石-红柱石-堇青石砖具有优良的抗热震性能，广泛用于热风炉陶瓷燃烧器。本文以蓝晶石基莫来石-红柱石砖和莫来石-红柱石-堇青石砖进行对比试验，分析蓝晶石基莫来石对陶瓷燃烧器砖的性能影响。
蓝晶石基莫来石是以蓝晶石为原料经人工合成的莫来石原料，对蓝晶石精矿进行破碎、湿磨、压滤、挤泥成型、1550℃-1600℃煅烧制得。蓝晶石基莫来石理化性能见表1，X衍射分析图谱见图1。
表1 蓝晶石基莫来石理化性能
图1 蓝晶石基莫来石X衍射分析图谱
由表1和图1可知，蓝晶石基莫来石由60%莫来石相，30-40%玻璃相和3-5%方石英相组成。
本试验设计两组工艺配比， 1号工艺以矾土基莫来石、红柱石、堇青石为主要原料，2号工艺为蓝晶石基莫来石、红柱石为主要原料。采用50kg混碾机混碾，400 t压力机成型，隧道窑烧结。试验样品见图2，理化性能检测结果见表2。
图2 试验样品图
表2 理化性能检测结果
由表2可以看出1号、2号工艺化学组成接近。2号工艺气孔率、体积密度、耐压强度、荷重软化温度均明显优于1号工艺。2号工艺的荷重软化温度比1号试样提高了68℃，这是因为在温度到达1460℃后，堇青石完全分解为莫来石和玻璃相[1]。耐火材料用的合成堇青石的原料杂质含量多（为了扩大堇青石生成温度范围，促进烧结），故高温性能一般。蓝晶石基莫来石由于杂质含量少，主晶相含量高，晶型好，高温性能（荷重软化温度、蠕变率）远高于同铝含量的其它铝硅系原料。
1号、2号工艺抗热震（1100℃水冷）次数均大于100次，满足了陶瓷燃烧器砖热震性能＞100次的要求，100次热震后试验砖见图3。从图3中可以看出，两者虽然都能在不破损的情况下完成100次热震测试，但1号工艺的裂纹数量、宽度、长度均明显小于2号工艺，由此可见莫来石-红柱石-堇青石砖的抗热震性能更优。
分析认为蓝晶石基莫来石是一种莫来石-高硅氧玻璃复相材料，其发育良好的莫来石晶体，分布均匀的网状结构以及高粘度的富硅玻璃相，都对材料的抗热震性具有改善作用，特别是其高粘度玻璃相的存在，不仅可以减少高温下晶体间的滑移、提高材料的热态机械性能，还有抑制裂纹延伸的作用[1]。
图3 试验砖抗热震实验后情况
通过试验数据分析得到以下结论：
1、蓝晶石基莫来石-红柱石砖显气孔率、体积密度、荷重软化温度、蠕变率优于莫来石-红柱石-堇青石砖。
2、蓝晶石基莫来石-红柱石砖热震＞100次，能满足热风炉陶瓷燃烧器最苛刻热震要求，但莫来石-红柱石-堇青石砖的抗热震性能更好。
3、蓝晶石基莫来石-红柱石砖能够替代莫来石-红柱石-莫来石-堇青石砖，应用于热风炉陶瓷燃烧器。
参考文献：
[1]谢国锋.蓝晶石基莫来石-堇青石窑具材料的制备及其性能的研究[D].郑州：郑州大学，2016.
