耐火原材料：刚玉的结构与性能-找耐火材料网

耐火原材料：刚玉的结构与性能

发布日期： 2020-05-11 10:03:40 阅读量（567）作者：

刚玉是以α-Al2O3为主晶相的，晶体尺寸较大的，天然矿物和人工晶体的统称。用于耐火材料及陶瓷行业的刚玉通常为人工合成材料。刚玉属于三方晶系。在刚玉的晶体结构中(图1)，阴高子O2-作六方最紧密堆积如图1，阳高子Al3+占据2/3的八面体空隙，维持电价的平衡。刚玉的熔点为2050℃，硬度大(莫氏硬度9)。线膨胀系数α=8.0×10-6/%(20~1000℃)。其化学性能稳定，对酸和碱均具巧良好的抵抗能力。

刚玉的晶体结构

图1 刚玉的晶体结构

刚玉可以通过烧结或电熔工艺生产而制得。电熔刚玉就是将氧化铝或铝矾土等原料在电炉中熔融后冷却固化的产物。电熔刚玉分为电熔白刚玉、电熔棕刚玉、电熔致密刚玉等。电熔白刚玉是工业氧化铝或锻烧氧化铝为原料，在电弧炉中高温溶化而成，其Al2O3含量一般大于98.5wt%，呈白色，晶体巨大，多孔，显气孔率6~10%，晶体为长条行和菱形，是制作高档耐火材料的重要原料，也广泛用于磨料行业。电熔棕刚玉是在天然高铝矾土轻烧料和炭材料加入少量铁屑，于2000℃在电弧炉内熔炼脱SiO2，脱Fe2O3。其Al2O3含量一般大于94.5-97wt%，主要杂质为TiO2，Fe2O3，以及少量的氧化纳，氧化镁，氧化钙等等。

烧结刚玉通常称为板状刚玉。它是一种高纯烧结刚玉原料，是在无任何烧结助剂和超过1800℃的超高温条件下快速烧结而成。板状刚玉晶体为充分发育的六方板片状α-Al2O3晶体，其尺寸可大于200um。其优异的体积稳定性和抗热震稳定性归因于其特殊的结构：低开口气孔率和在快速烧结条件下再结晶时形成的具有封闲晶内气孔的大晶体。板状刚玉具有极高的耐火度，优异的机械强度和耐磨性，非常高的化学纯度，优异的介电性能和抗酸碱的侵蚀能。

板状刚玉是生产高性能定形或不定形耐火材料的首选原料，它可以应用于广泛的工业领域，如钢铁，铸造，水泥，石化，陶瓷和垃圾焚烧炉。其他常用的领域包括绝缘子，窑具和催化剂载体。板状刚玉细粉还是一种优异的环氧树脂类产品的填料，可满足高介电强度，高热导率和高耐磨性的需求。

基于板状刚玉的耐火材料相对于电熔刚玉，有着非常明显的优势。具体体现在：优异的热机械性能，高体积稳定性，高化学稳定性，高纯，优异的耐熔损性能和抗热震性能。

板状刚玉T60/T64的微观结构(SEM)

图2 板状刚玉T60/T64的微观结构(SEM)

Buchel等回顾了板状刚玉作为高性能耐火原料的应用情况。板状刚玉被证明是耐火材料领域里的非常优异的合成原料。它展现出独特的综合性能例如：高耐火度和高硬度，高的热震稳定性能，抗侵蚀性和抗冲刷性，以及良好的稳定性。相对于白刚玉，板状刚玉结构均一而致密，开口气孔率少，因此抗渣侵蚀性好。由于板状刚玉含有少量的封闭气孔(如图2)，其热震稳定性能非常优异。板状刚玉的应用在很多方面得到体现，包括滑板耐火材料，钢包浇注料，预制块，刚玉砖，AMC砖和铝碳砖。