高铝砖中融入蓝晶石：神秘作用揭秘

蓝晶石是一种高铝矿物原料，在高温下分解产生莫来石和SiO2，同时伴随明显的体积膨胀，而高温膨胀是其他高铝原料所没有的特性，故常常将蓝晶石作为原料添加到制品中，利用其膨胀效应抵消某些基体材料的收缩或者制品的烧成收缩，使制品具有高温体积相对稳定，抗热震性好和抗蠕变性能好等特点，进而提高制品的高温使用性能，延长制品的使用寿命。

高铝砖是一种w(Al2O3)≥48%的中性耐火材料，是由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型和煅烧而成，特点是耐火度高，多在1770℃以上以及抗渣性较好。高铝砖多用于炼钢电炉、玻璃熔炉和水泥回转炉等工业窑炉的衬里。

1、微膨胀高铝砖

随着冶炼技术的发展，对低碳钢、纯净钢、不锈钢和超低碳钢等钢种中碳含量的要求越来越高，因此对钢包用含碳耐火材料的低碳化及无碳化的研究已成为热点。而目前使用的高铝砖存在体积稳定性差、收缩率大和抗热震性差等缺点，在使用过程中造成钢水侵蚀扩大，当钢包间歇作业时，高铝砖经受热循环作用后，产生剥落。对此，孙华云等以矾土、合成莫来石、叶蜡石、蓝晶石、红柱石、刚玉细粉和软质黏土为原料，以纸浆废液为结合剂，研制出不含碳的新型钢包衬砖———微膨胀高铝砖。结果表明：蓝晶石的引入，在1300℃下发生莫来石化反应，产生体积膨胀，抵消了黏土的收缩，保证了制品的体积稳定性。研制的该微膨胀高铝砖在实际使用过程中，由于产生微膨胀，从而对砖缝进行挤压，使整个钢包内衬具有非常好的整体性，提高了高铝砖的抗渣侵蚀性，延长了钢包的使用寿命。此外，该高铝砖还具有高荷重软化点、抗剥落、耐冲刷、抗热震性好和无污染等特点。研制的这种微膨胀高铝砖已成功应用于钢包及混铁车工作层、永久层、电炉顶以及水泥窑等，使用效果良好。

2、轻质高铝砖

目前，大多数轻质保温隔热材料都只能满足在1400℃以下使用，而且仅仅起到隔热的作用，因此开发一种使用温度高，体积密度小，隔热性能好，并且能直接与火焰接触同时能满足金属、非金属及其制品的高温热处理工艺要求的轻质隔热材料具有重要意义。因此很多科技工作者都致力于研究高温(1750℃～1800℃)下使用的轻质隔热材料，其中轻质高铝砖由于具有良好的耐高温性能，隔热节能效果好，并且我国具有丰富的铝土矿资源，因此轻质高铝隔热砖有很大的发展前景。曹志明以矾土、莫来石、黏土、蓝晶石和α-Al2O3粉为原料，以木屑和聚苯乙烯球为造孔剂，制备出轻质高铝砖。结果表明：蓝晶石的加入并不影响轻质高铝砖的体积密度和气孔率。蓝晶石对于轻质高铝砖来说是很好的膨胀剂，在高温下因转变为莫来石产生的体积膨胀抵消了因造孔剂烧失与砖内组织烧结引起的烧后收缩。制备轻质高铝砖的最佳烧成制度为：1450℃×5h，制备出的轻质高铝砖的性能参数为：体积密度1.1g/cm3，热导率0.33W/(m·k)，重烧线变化小于2%，常温耐压强度可达4.73MPa。

3、不烧高铝砖

不烧砖是一种砖坯无需烧成而能直接砌筑使用的定形耐火材料。不烧砖的生产工艺比较简单，是用不同材质的耐火原料，经过合理的粒度级配，再以结合力强的有机或无机胶结剂结合而成。不烧砖的主要优点是抗热震性较好，缺点是高温强度低于烧成砖，不能用于承重部位。刘沛建等以Ⅰ级高铝矾土熟料和蓝晶石为原料，并选用性能好的结合剂，研制出不烧高铝质电炉顶砖。该不烧高铝砖经高吨位压机成型、烘干后，无需烧结便可使用，具有荷重软化温度高，耐渣液侵蚀，抗损坏剥落，抗热震性好等特点。结果表明：通过加入适量的蓝晶石，改善了不烧高铝质电炉顶砖的体积稳定性和抗渣液侵蚀性能。实际使用结果表明：研制的这种不烧高铝质电炉顶砖，平均使用寿命比烧结砖提高30%左右，节约了70%左右的能源，取得了较好的应用效果，产品已通过省级鉴定。