高铝矾土(DK型)熟料的烧结过程
发布日期： 2019-08-20 15:41:31 阅读量（446） 作者：刘梓明在加热升温过程中，DK型高铝矾土中所含的各种矿物会发生一系列的烧结变化，其大致可分为以下三个阶段，即为：分解阶段、二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。
(1) 分解阶段。
此阶段一般发生在400~1200℃。在此过程中，高铝矾土中所含有的高岭石和一水硬铝石在400℃时，开始发生脱水反应，特别是在450~600℃时反应较为剧烈，而当温度升高到700~800℃时脱水反应结束。高岭石经脱水反应后形成偏高岭石相，当温度升高到980℃后，偏高岭石会开始发生相的变化，但是关于其之后形成的物相的看法却不一致。有些研究认为其之后会转变为含硅的Al2O3或Al2O3-SiO2尖晶石;有的研究却认为其会转变为非晶相的铝硅酸盐和微量的弱结晶莫来石;然后当温度升高到1050℃后，这些形成物逐渐开始形成莫来石。水铝石经脱水反应后形成刚玉假相，但是刚玉假相仍然保持着原本的水铝石外形，可是其边缘却较为模糊，在不断升温过程中，会逐渐转变为刚玉。此过程中的化学反应式如下。
温度在400~600℃时：
α-Al2O3•H2O(一水硬铝石)→α-Al2O3(刚玉假相)+H2O
Al2O3•2SiO2•H2O(高岭石)→Al2O3•2SiO2(偏高岭石)+H2O
温度为980℃时：
2(Al2O3•2SiO2)(偏高岭石)→2Al2O3+2SiO2(非结晶)
或者2(Al2O3•2SiO2)(偏高岭石)→2Al2O3•3SiO2(或Al-Si尖晶石)+SiO2(非结晶)
3(Al2O3•2SiO2)(偏高岭石)→3Al2O3•2SiO2(弱结晶)+4SiO2(非结晶)
温度大于1050℃时：
3Si3Al4O12(Al-Si尖晶石)→2(3Al2O3•2SiO2)(莫来石)+5SiO2(非结晶)
或者6Al2O3+9SiO2(非结晶)→2(3Al2O3•2SiO2)(莫来石)+5SiO2(非结晶)
(2) 二次莫来石化阶段。
此过程一般发生在1200~1400℃或者1500℃。当温度升高到1200℃后，水铝石经脱水后所形成的刚玉中的Al2O3与高岭石分解所产生的游离SiO2发生反应，形成莫来石晶体，这就是二次莫来石化反应[10-12]。此过程中的化学反应式如下。
3Al2O3+2SiO2→3Al2O3•2SiO2
此反应过程的发生主要与矾土中所含Al2O3含量及其Al2O3/SiO2有关。二次莫来石化阶段是为重结晶烧结阶段准备条件，随着温度的升高，二次莫来石化反应加剧，在二次莫来石化过程中，常常会伴随有一定的体积膨胀。在二次莫来石化过程中，矾土中所含的Fe2O3、TiO2等杂质，其中一部分会与Al2O3、SiO2形成液相，而液相的形成将会有助于二次莫来石化反应的进行;另一部分会进入到莫来石晶格内，形成固溶体，而固溶体的形成将能够改善材料的力学性能。通常来讲，对于I等高铝矾土，其二次莫来石化的完成温度为1400℃，而II等高铝矾土的二次莫来石化完成温度比I等高铝矾土较高，一般为1500℃。
(3) 重结晶烧结阶段。
此阶段通常发生在1400~1500℃。在重结晶烧结过程中，随着温度的升高，莫来石晶体和刚玉晶体发育长大，气孔逐渐缩小或者消失，材料烧结致密。二次莫来石化影响着高铝矾土的烧结，想要使其烧结充分，则需要适当的提高其煅烧温度，以促进二次莫来石化反应的进行，从而为其充分良好的烧结准备条件。在我国，I等高铝矾土烧结温度在1500~1600℃之间;II等高铝矾土的烧结温度在1600~1700℃之间;III等高铝矾土的烧结温度在1500~1550℃之间。从而可知，II高铝矾土比I等高铝矾土难烧结，I等高铝矾土比III等高铝矾土难烧结。
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