中国的铝土矿(亦称铝矾土)资源较丰富。用天然铝矾土生产的高铝砖,Al2O3含量很难超过90%,因此,传统上取90%Al2O3为高铝砖中Al2O3含量的高值。此值以上为刚玉制品。在高铝砖的组成中,有一个稳定的化合物——莫来石(3Al2O3、2SiO2),用人工可制造出接近理论成分的莫来石矿物相,故又单列出莫来石制品。
莫来石和刚玉是构成高铝砖的主要晶相。莫来石的网状结构使砖具有良好的高温强度;刚玉晶体呈惰性,抗酸、碱性渣好。使高铝砖在使用中显示出良好的高温性能和化学性能,并且随Al2O3含量的提高而越加明显。
20世纪20~30年代,英国、美国对印度及本国的硅线石族原料进行了研究。制成的砖根据加入的粘土数量的不同,Al2O3含量在42%~60%之间。美国将用一水铝石制造的砖称为高铝砖。这种砖主要用于锅炉及陶瓷工业方面。尽管高铝砖具有优良的使用性能,但它们的价格高,使用受到限制。
高铝砖的矿物组成根据所使用的铝矾土所定,熟料的矿物组成一般是莫来石、刚玉和玻璃相。莫来石理论组成为Al2O371.8%,SiO228.2%,其熔融分解温度为1840℃。具有针状结晶,呈网络交叉结构,高温状态表现出较好的强度。刚玉以α-Al2O3形态存在,熔点为2050℃,硬度为莫氏9级,呈粒、柱状晶体,有良好的化学稳定性,对酸、碱性炉渣都有一定的抵抗能力。
用途
高铝砖是在粘土砖的基础上,改变了Al2O3/SiO2比,提高了Al2O3含量,因而耐火度及高温机械强度都优于粘土砖,化学性质亦趋中性。可以这样认为,各种热工设备原用粘土砖的部位都可以由高铝砖取代,同时也可取代某些部位的硅砖。高炉、热风炉、电炉顶、盛钢桶、水泥窑、玻璃窑及化学工业用窑炉,使用高铝砖后提高了作业温度,延长了寿命,所以高铝砖已广泛用于各种热工设备。
高铝砖在平炉的水套上使用,寿命由硅砖的150炉次提高到301炉次以上。在电炉盖上使用,寿命高达107~173炉次,比硅砖炉盖提高2~5倍。高铝塞头与水口砖代替粘土塞头水口砖后,克服了浇注沸腾钢时经常发生的漏钢现象。
单从高铝砖来说,铝含量超过48%有就都可以叫做是高铝砖,还有55%、65%、75%、80%、85%不同铝含量的高铝砖,可以在不同温度下在炉衬内使用。但高铝砖不适合在酸性或是碱性炉衬内使用,高铝砖的成分是铝,生产技术工艺是按不同比例的高铝颗粒加入高铝粉,经过高压成型、高温烧结而成。强度高、热震稳定性好。
原材料的组成:采用高铝矿石先选矿提纯,再经过竖窑或回转窑高温煅烧,形成高铝矾土熟料,需要达到一定的气孔率,吸水率与体积密度,经过分级挑选后,铝含量达到55%以上才能用做高铝砖的原材料。