铝矾土在陶瓷生产中应用

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1、铝矶土在陶瓷生产中应用摘要：我国拥有极为丰富的高铝矶土矿产资源。铝矶土的铝含量较高，已经广泛应用于炼铝和耐火材料中，而在建筑陶瓷生产中氧化铝是重要化学组成部分，将铝矶土引入陶瓷产品中可以极大提升陶瓷产品的多种特性，具有很高的利用价值。文章简述了铝矶土在陶瓷制品中的使用情况，对今后铝矶土的使用大有益处。关键词：铝矶土；陶瓷应用；陶瓷生产1铝矶土概述铝矶土又称矶土或铝土矿，主要成分是氧化铝，是含有杂质的水合氧化铝，是一种土状矿物。白色或灰白色，因含铁而呈褐黄或浅红色。密度为3.9〜4g/cm3、硬度为1〜3、不透明、质脆、极难熔化、不溶于水，能溶于硫

2、酸、氢氧化钠溶液。主要用于炼铝，制耐火材料。铝矶土其组成成份异常复杂，是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称。如一水软铝石、一水硬铝石和三水铝石(A1203-3H20)；有的是水铝石和高岭石(2SiO2•A1203-2H20)相伴构成；有的以高岭石为主，且随着高岭石含量的增高，构成为一般的铝土岩或高岭石质粘土。铝土矿一般是化学风化或外生作用形成的，很少有纯矿物，总是含有一些杂质，或多或少含有粘土矿物、铁矿物、钛矿物及碎屑重矿物等等。我国高铝矶土储量极为丰富，产地从黄河以北的山西、河北和山东，穿过中部的河南和广西直到西南的贵州和云南。目前出产

3、高铝矶土熟料的主要产地在山西、河南和贵州。我国绝大部分地区的铝土矿都属于一水型铝土矿，可以分为以下5种类型：(1)水铝石-高岭石型(DK型)主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州等；(2)勃姆石-高岭石型(BK型)主要分布在山东、山西省；(3)水铝石-叶腊石型(DP型)主要分布在河南省；(4)水铝石-伊利石型(DI型)主要分布在河南省；(5)水铝石-高岭石型-金红石型(DKR型)主要分布在四川省。表1为各类型高铝矶土的化学组成。由表1可知，铝矶土储量最丰富的为DK型。2铝矶土熟料的烧结性能及各类氧化物对烧结铝矶土性能的影响2.1铝矶土熟料的高温烧

4、结阶段DK型铝矶土的高温烧结有以下几个阶段，如表2所以。以上反应过程不难发现，矿物组成的不同特别是氧化铝和氧化硅比例差异，就会导致不同级别的铝矶土原料最佳烧结温度也不同。为此，在熾烧之前必须对高铝矶土进行分级、拣选、锻烧。2.2氧化物对烧结铝矶土性能的影响在不同类铝矶土烧结中。各种氧化物进入结晶相的比例不同。A、A1203和Fe203绝大部分进入结晶相；B、Si02和TiO2大部分进入结晶相，但随着铝矶土中A1203,含量的变化，分配比例有较大的波动；C、CaO和MgO大部分进入玻璃相。碱金属氧化物如K20和Na20几乎全部进入玻璃相中。2.2.

5、1碱金属氧化物在烧结过程中，碱金属氧化物含量越多，玻璃相增加会越多，莫来石也会相应减少，特别是K20,每增加0.1%,玻璃相增加0.7%,莫来石相减少1.5%〜2.0%o玻璃相组成杂质增多，粘度降低，对烧结不利。2.2.2氧化钙明显降低高温力学性能阶段1中钙长石和玻璃相的形成与增长破坏了刚玉和莫来石晶体之间的结合。到阶段2时，由于六铝酸钙的生成导致中低温强度稍稍改变，但在1300°C以上时却呈现为无效。2.2.3Ti02和Fe2O3铝矶土中的Ti02烧后大部分进入结晶相。M.Caldwell等指出，富钛铝矶土中形成92.5mol%A1203-T1

6、02和7.5mol%Fe203・A1203。Schneider等的研究表明，莫来石中含有Ti024.7%,Fe2034.4%oAgrell等认为天然莫来石中Ti02的固溶度为0.5%〜2.27%oTiO2在烧结矶土中起着三重作用，一部分进入刚玉和莫来石晶格形成固溶体；一部分与A1203反应生成A1203•Ti02或者与A1203形成固溶体；一部分进入玻璃相降低粘度，后两个因素对高温机械性能不利。Fe203大部分进入结晶相，其中部分进入玻璃相，部分与A12O3和Ti02反应生成熔点较低的固溶体，促进烧结。Fe2O3对烧成温度的作用与烧成气氛密切相关

7、，在氧化气氛中影响较小，且明显使烧结范围变窄。若在还原气氛中，由于FeO的作用，出现较多的液相，能较显著地降低烧成温度。2.2.4MgO和错英石的影响在适当控制加入量的条件下，它们是有利于优化性能的有益加入物。王克运的研究表明，MgO于100CTC开始与刚玉反应，120(TC反应最快，1300°C反应结束。当氧化镁加入过量时，会在液相影响下分解莫来石。继续加入MgO35%〜40%后，相组成变化为以下3个过程。(1)尖晶石部分取代刚玉和莫来石，直接结合程度有所减弱，高温力学性能下降(MgO加入量为14%)。(2)低熔点的假蓝宝石和堇青石形成并增长，

8、使高熔点晶相之间的直接结合被破坏，高温力学性能严重恶化(Mg04%〜35%)。(3)结晶相都是高熔点的，主要有镁铝尖晶石和镁橄榄石，也有