蓝晶石、粘土矿物在耐火可塑料中的作用

D01:10.13374/i.issn1001-053x.1989.03.016 第11卷第3期 北京科技大学学报 Vo1.11No.3 1989年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 1989 蓝品石、粘土矿物在耐火可塑料中的作用 曹贞源 (采矿系) 摘要：本文阚述蓝品石，粘上的性能，在不同温度下的相变化和特性，以及它们 在耐火可塑料中的作用。蓝晶石颗粒加热至一定温度，会发生相转变，生产高温性能好的莫 来石，同时析出游离SO2:伴随加热过程发生膨张，而容重却下降。粘土矿物在常温下可 塑，在高温下收缩，同时发生相转变，生成耐高温的莫来石及方石英。以此两种矿物为主要原 料，再加人辅助原料和复合藤加剂配制成耐火可塑料，具有常温可塑，高温下微膨胀、抗热 震、抗压抗折强度高等特性。 关键词：耐火可塑料，蓝品石，粘土 The Functions of Kyanite and Clay in the Plastic Refractory Cao Zhenyuan ABSTRACT:During heating to certain temperature region,kyanite can transform to mullite,which possess good properties at high temperature,and free SiO,formed.As temperature increases,the kyanite expands and its volume wight decrease.At room temperature,clay is plastic,but it can contract and transform to refractory at high temperature.The plastic refractory materials 气 made from kyanite,clay,some additives and other compounds.It possess following propeties:plasticity at room temperature,slight exponsion at high temperature,resistance to thermal shocks,high compressive strenght and tensile strenght. KEY WORDS:plastic refractory,kyanite,clay 耐火可塑料近年来在国际上得到很大的发展，它的生产应用，促进了工业炉窑结构的改 进以及筑炉技术的进步。 1988-08-23收稿 193

第 卷 第 期 ， 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 。 ， 蓝 晶石 、 粘土矿物在耐火可塑料 中的作用 曹 贞 源 采矿 系 摘 要 本 文阐述 蓝晶石 ， 枯 上 的性能 ， 在 不 同温度下 的相 变化 和特性 ， 以 及它 们 在耐火 可 塑 料 中的 作用 。 蓝晶石颖拉 加热至 一定温 度 ， 会发生 相转 变 ， 生 产高温 性能好的莫 来石 ， 同时 析出游离 ， 伴随 加 热过程发生膨胀 ， 而容重 却下降 。 粘土矿 物 在常温下可 塑 ， 在高温下 收 缩 ， 同 时发 生 相转变 ， 生 成耐高温的莫来石及 方石英 。 以此 两种矿 物为 主 要原 料 ， 再 加入辅 助 原料 和复合 添 加 剂 配 制成耐 火可 塑 料 ， 具有常 温可 塑 ， 高 温下 微 膨胀 、 抗热 震 、 抗压抗折强 度 高 等 特 性 。 关健词 耐 火 可 塑 料 ， 蓝晶石 ， 粘 上 街、 夕 气 ， ， ， ， · ， ， 丁 · 、 、 · ， ， ， ， · ， ， 耐火可塑料 近年来 在国际 上得到很大 的发 展 ， 它 的生 产应 用 ， 促进 了工 业炉 窑 结 构的 改 进 以及筑炉技术的进 步 。 一 一 收稿 工 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1989．03．016

某些热工设备高温部位使用耐火可塑料，能改善炉墙整体密封性，减少热能损失而节 能，而且施工性能好，能提高效率，缩短工期、改善劳动环境，因而越来越得到重视并广泛 使用。 1耐火可塑料原材料的选择及其特性 1.1原材料选择的技术原则 耐火可塑料应能耐高温(1200~1500°C),具有良好的高温强度及抗热震性，在常温 下可塑，能以任何形态使用。若微具膨胀，则能达到密封炉墙绝热节能的目的。因此，在选 材时应尽量满足上述要求。 1.2主要哪材料特性 根据技术要求所选的原材料，可分为两大类，一类为矿物原料，另一类为复合添加剂。 矿物原料在耐火可塑料中作为骨料，起着主要作用。这里仅研究矿物原料中的主要矿物 蓝晶石和粘土的特性及其在耐火可塑料中的作用。 (1)蓝晶石矿物原料选用的蓝晶石矿物原料，其化学成分为：A12O3(59.8%)和Si0z (40,53%)（表1)，其他成分含量极少，故为铝硅质材料。蓝晶石单矿物A1,0,为 60.63%,Si0:为37.35%，因此矿物原料十分接近单旷物，是质纯、品位高原料。 表1主要矿物原料的化学成分 Table 1 Chemical analysis of major mineral materials 矿物原料 SiO2 Al20,Fe20,FtO Tio2 Cao Mgo K2O Na20 P20s H20 蓝品石 40.53 59.80 0.120.10 0.150.07 蓝品石前矿物·37.35 60.e3 0.81 <0.5 0.13 粘 44.2638.31 0.200.180.060.28 0.10 0.2015.86 ·摘白(79)可局地字第34号文 蓝晶石(AI,0,S02)外观呈兰白色、板状、比重3.53~3.65，硬度有异向性、垂直 板面方向硬度高于板面方向。偏光显微镜下，蓝晶石无色透明，具两组解理，正高突起（图 1),干涉色一级灰白，正延长，斜消光，二轴晶正光性。该原料中除蓝晶石外，尚含有少 量石英，云母等。 作为耐火可塑料的骨料，在不同温度下的变化及特性与使用性能有着直接的关系。因 此，选择较纯净的蓝晶石破碎过筛，使其粒级在-80目~+200目之间，置于数个小坩埚 内，在实验炉内加热，从1100~1600°C,每隔100°C恒温1h,取出后作各种分析。 图1为蓝晶石在不同温度下的显微照像。在1100C时蓝晶石无变化，1200°C时（图 1b)少数蓝晶石颗粒上已出现莫来石微晶，由于量少，因而X光衍射不能反应这种结构变 化；1300°C(图1c),有部分颗粒发生变化，但仍有部分保留原蓝晶石结构，X光衍射反 应了这两种结构，既有蓝晶石的行射，义有新相莫来石的衍射，其反应式如下： 194

某些 热工 设 备高温部位 使用耐火可塑料 ， 能 改 善炉 墙整体密封性 ， 减少 热能 损 失 而 节 能 ， 而 且 施工 性能 好 ， 能 提 高效率 ， 缩 短工 期 ， 改 善 劳动环 境 ， 因而 越来越得到重 视 并广泛 使用 。 耐火可塑料原材料的选择及其特性 康材 料选择 的技术耳川 耐 火 可塑料 应能耐 高温 。 。 。 ， 具有 良好的高温强 度及 抗 热 震 性 ， 在 常温 下 可塑 ， 能 以任 何形态使 用 。 若 微具膨胀 ， 则能达 到 密封炉 墙绝 热节能 的 目的 。 因 此 ， 在选 材时应尽 量满 足 上述 要求 。 主要 康材料 特性 根据技术要 求所选 的原 材料 ， 可分 为两大类 ， 一 类 为 矿物原料 ， 另一 类为 复合 添加剂 。 矿物 原料在耐火可 塑 料中作 为骨料 ， 起着主要 作 用 。 这 里仅研究矿物 原料 中的主要矿物 蓝晶石和 粘土 的特性及其 在耐火可塑料中的作用 。 蓝晶石 矿物原料 选用 的 蓝晶石 矿物原料 ，其化学成分 为 和 表 ， 其他成分含量极 少 ， 故 为 铝 硅 质 材 料 。 蓝 晶 石 单 矿 物 。 为 写 ， 为 ， 因此 矿物 原料 十分 接近 单 矿物 ， 是 质纯 、 品位 高的原 料 。 裹 主要 矿 物原料的 化学成分 幻 了 矿物原料 蓝 晶 石 蓝 晶石 单矿 物 粘 土 。 。 。 。 。 。 。 。 。 扭 。 。 。 。 。 摘 白 可 局地字第 号文 蓝晶石 。 · 外观呈兰 白色 、 板状 、 比重 一 ， 硬 度有 异 向 性 ， 垂 直 板面 方向硬 度高干 板面 方 向 。 偏 光 显微 镜下 ， 蓝晶石无 色透 明 ， 具两组解理 ， 正高突起 图 ， 干 涉色一 级 灰 白 ， 正延长 ， 斜消光 ， 二 轴晶 正 光性 。 该原 料 巾除 蓝晶石外 ， 尚含有少 量石英 ， 云母 等 。 作为耐火可 塑 料 的骨 料 ， 在不 同温 度下 的变 化及 特 性 与使 用性能 有着直 接 的 关 系 。 因 此 ， 选择较 纯净 的 蓝晶石 破碎过 筛 ， 使 其粒级 在 一 口 一 十 目之 间 ， 置于 数 个 小 柑 拐 内 ， 在实驮 炉 内加 热 ， 从 一 一 ， ， 每隔 一 恒温 ， 取 出后 作各利 ，分 析 。 图 为 蓝晶 石 在不 同 温 度下 的 显微 照像 。 在 时 蓝晶石无 变化 “ 时 图 少数 蓝晶石 颗粒上 已 出现 莫来 石 微 晶 ， 由于 量少 ， 因而 光 衍射不能 反应 这 种结 构变 化 图 ， 有 部分 颗粒 发生 变 化 ， 但仍 有 部 分保 留 原 蓝晶 石结 构 ， 光 衍 射 反 应 了这 两 种结 构 ， 既 有 蓝晶石 的衍 射 ， 又有新相 莫来石 的衍射 ， 其反应式如 下

3Al203Si02 △1300℃ 3A12O32Si02+Si02 蓝晶石 莫来石 在1400°C时大部分蓝晶石都发生了变化，仅有少数颗粒仍保留原蓝晶石结：构，经X光衍 射，已不能反应此结构特点；至1600°C时所有的蓝晶石已全部转化为莫来石及游离SO2 (图1d)。 50/n 50 50m 图1不同温度下蓝品石的显微照像(a)室温单偏光(b)1200°C,正交偏光， (c)1300"C,正交偏光(d)1600°C正交偏光 Fig.1 Microstructure of kyanite at different temperatures 随着温度不断升高，蓝晶石颗粒由边缘和解理裂隙处从加宽到变黑模糊不清，颜色由浅 而深，透明度愈来愈差，直至不透明。在正交偏光镜下，可观察到蓝晶石颗粒一开始出现光 表2蓝晶石粉末加热过程的变化特征 Table 2 Properties of kyanite at different temperatures 温度，·C外观特征颗粒之间关系 光 性特 征 比重 膨胀率 % 兰白色 蓝晶石粉末为小板状，无色透明，正高突起两组解理， 常 温 散松 玻璃光泽 一级灰白至二级兰绿千涉色，平行消光，正延长。二轴品3.53~3,65 负光性。 1100 淡兰白色 松 散 基本同上，但颗粒的解理加宽，裂纹增多，糍面显着。 3 淡兰白色 大部分颗粒同上，但边缘糙面更加显著，裂纹增多。有 1200 香 散 3.58 3.54 弱玻璃光彩 为数不多的颗粒发生变化，出现莫来石微晶。 浅兰白 颗粒边缘黑边加宽，糙面显著，透明度变差，略呈谈黄 1300 徵色带黄 松 散 56 无玻璃光释 色。具有莫来石微晶的颗粒增多。 1400 谈黄白色 略有粘结性 颗粒透明度较差，黄色，边缘和糙面很显著，大部分颗 3.0878 但-一触即松散粒已出现莫来石品体，只有部分颗粒未发生变化。 暗淡黄白色 颗粒透明度很差，呈黄褐色，绝大部分颗粒已发生变 1500 有粘结性 2.97 1214 无光泽 州手可捏碎化，仅有极少数颗粒变化不完全。 略淡土黄色 颗粒透明度极差，有些颗粒呈现不透明现象。褐黑色。 1600 粘结严重 颗粒全部发生变化，莫来石品长大，垂直颗粒延长方向星 2.42 16-18 无光泽 针状，毛发状晶生长。 195

一 全里些三 。 、 蓝晶石 莫来石 在 “ 时大部分 蓝晶石都发 生 了变化 ， 仅有少数颗粒仍保 留原 蓝晶石 结三构 ， 经 光 衍 射 ， 已不能 反应此结 构特点 至 。 。 “ 时所有 的蓝晶石 已全 部转化 为莫来石及 游离 图 。 图 不 同温 度 下 蓝 晶石 的显微照像 室 温 兰 偏 光 正 交偏 光 ， ， 正 交偏光 正 交偏 光 随着温度不 断升高 ， 蓝晶石 颗粒 由边 缘和解理 裂隙处从 加 宽到变黑 模糊 不 清 ， 颜色 由浅 而 深 ， 透 明度愈来愈差 ， 直 至不 透 明 。 在正交偏光 镜下 ， 可 观 察到 蓝晶石 颗粒一 开 始 出现光 表 蓝 晶石粉末 加热 过 程 的变 化 特征 温 度 ， 。 外 观 特征 颗粒之 间关系 光 性 特 征 膨 胀率 兰 白 色 常 温 玻 璃 光泽 蓝 晶石 粉末为 小 板 状 ， 无 色透明 ， 正高突起两组 解理 ， 散 松 一级 灰 白至 二级 兰 绿干涉 色 ， 平 行消光 ， 正延 长 。 二 轴 晶 负光 性 。 。 淡 兰 白色 松 散 基 本同上 ， 但颗粒 的解 理加 宽 ， 裂纹 增 多 ， 糙面显 着 。 淡 兰 白色 弱玻 璃 光泽 散 大部分颗粒 同上 ， 但 边缘糙面 更加 显著 ， 裂纹 增 多 。 有 为 数不 多的颗粒 发生 变化 ， 出现 莫来石 微 晶 。 浅 兰 白 微 色带黄 无 玻 璃 光泽 散 颗粒 边缘黑 边加 宽 ， 糙面 显著 ， 透 明 度变差 ， 略 呈 淡 黄 色 。 具有莫来石微 晶的颗粒 增 多 。 。 淡 黄白色 略有粘 结性 颗粒 透明度较差 ， 黄 色 ， 边缘和 糙面很 显 著 ， 大 部分颗 但 一触 即松散 粒 已 出现莫来石 晶体 ， 只 有 部分颗 粒未 发生 变化 。 暗淡 黄 白色 有粘 结性 颗 粒透 明度很 差 ， 呈 黄褐 色 ， 绝大 部分颗粒 已 发 生 变 无 光 泽 用 手可 捏 碎 化 ， 仅 有极少 数颗粒 变化 不完 全 。 暗 淡土 黄色 粘 结 严 重 颗 粒 透 明度极差 ， 有些 颗粒 呈 现 不 透 明 现 象 。 褐 黑 色 。 颗粒 全 部发 生变 化 ， 莫 来石 晶 长大 ， 垂 直颖粒延 长方 向 呈 针状 ， 毛 发 状 晶生 长 无 光 泽

性方位不同的细小微晶，然后细小晶粒长大，最后在垂直原蓝晶石板面方向上形成莫来石针 状晶。其加热过程变化特征见表2。 根据差热分析，蓝晶石分解形成莫来石的温度在1411°C。根据加热过程的显微镜及X 光衍射分析说明，其颗粒的转化温度有差异，1200°C就有少数颗粒发生变化，在1300~ 1400°C大量蓝品石（不是全部）发生变化，因而可称该温度为“大量蓝晶石转变温度”。 蓝晶石形成莫来石量，主要取决于温度，温度愈高形成莫来石量愈多；其次与保温时间 也有关，特别是在1200°C以下，保温时间长，生成莫来石量多，但在1300°C以上，保 温4h以后，增加缓慢1)。 蓝晶石在加热过程中伴随体积膨胀。图2表明蓝晶石在1200°C以前膨胀率递增不大， 到1300°C以后膨胀率产生明显变化，增长很快【1)。与此同时，与膨胀率相反比重呈现下 降的趋势。在1200°C以前比重下降率小，1200°C以后急剧下降。 (2)粘土矿物原料所用粘土，经化学全分析，其中A1203为38.34%，SiO:为 44.26%,其他成分甚微（表1），属较纯净的硅铝系材料。经失重分析，失重率为16.6%， 因此该矿物原料在高温下必然失水较多，对材料的收缩会有较大的影响。 X射线分析结果，该粘土矿物基本上都属于高岭石。透射电镜放大1,8万倍下观察， 为细长的管状（图3），按此特征应为埃洛石，差热分析也表明与埃洛石相同，但X射线 分析的主要数据非常接近与结晶不好的无序高岭石【)。这与粘土中含有少量片状高岭石有 关，但更主要的是此种埃洛石含结晶水少，已转化为无序高岑石。粘土中还含有少量石英及 蒙脱石等。 16r5 Volume- 中 14 Weight 12 4 10 83 42 2 10050010001500 T,℃ 0,5m 图2蓝品石加热膨胀曲线(A:A12O3>58% 图3粘上矿物的显微纺构 B:A12O,=56%)与比重变化曲线(c) Fig.2 Curve of hot-expansion and Fig,3 Microstructure of clay volume wight of kyanite 差热分析结果，在108°C有一吸热谷，说明在此温度下，无序高岑石失去吸附水，在 580°C失去结晶水，在显微镜下能观察到均化现象，987°C有一放热蜂，说明发生晶形转 化。 图4为粘土矿物原料及其加热至500°C、900°C和1300°C后，粉末的X射线衍射 图。对比4条曲线。可知，未加热的原矿样与高岭石衍射峰极为接近。加热至500°C,衍射 曲线平缓，仅在20为10°及18°处还能见到与原峰宽相近的不清楚的曲线形态，表明原高 岭石晶体已受到破坏，转向均化，与差热分析-一致。加热至900°C,X射线衍射曲线为一 均化曲线，高岭石的特征峰已完全消失，新矿物还未形成。用电镜观察，仍保留原管状形 196

性方位 不 同 的细 小 微 晶 ， 然 后细小 晶粒长大 ， 最 后 在垂 直原 蓝晶石 板面方 向上形 成 莫来石 针 状晶 。 其 加 热过程 变化特征见表 。 根 据差 热分 析 ， 蓝晶石分解形 成莫来石 的温 度在 “ 。 根据加热过程 的显微镜及 光 衍射分 析说 明 ， 其 颗粒 的转化温度有差 异 ， “ 就有少数颗粒发生 变化 ， 在 “ 大量 蓝晶石 不是全部 发生 变化 ， 因而 可称该温度为 “ 大 量 蓝晶石转变温度 ” 。 蓝晶石 形成莫 来石 量 ， 主 要取 决于 温度 ， 温度愈高形成 莫来石 量愈多 其 次与保温时 间 也 有关 ， 特别 是 在 “ 以下 ， 保温时 间长 ， 生成 莫来石量 多 ， 但 在 以 上 ， 保 温 以后 ， 增加缓慢 ’ 〕 。 蓝晶石在加 热过程 中伴随体 积膨胀 。 图 表 明蓝晶石在 。 。 。 以前膨胀 率递增不大 ， 到 “ 以后膨胀率产生 明显变化 ， 增长很快〔 ” 。 与此同时 ， 与膨胀 率相 反 比重 呈现 下 降 的趋势 。 在 。 。 以前 比重 下降率小 ， 以后急剧 下降 。 粘土 矿物 原料 所 用 粘 土 ， 经 化 学 全 分 析 ， 其 中 为 ， 为 ， 其 他 成分甚微 表 ， 属较纯净的硅铝系材料 。 经失重 分 析 ， 失重 率为 ， 因此该矿物 原 料 在高温下必 然 失水较 多 ， 对 材料 的收缩会有较大 的影响 。 射线 分 析结 果 ， 该 粘土矿物 基本上都属于 高岭石 。 透射电 镜放大 万 倍 下 观 察 ， 为细长 的管状 图 ， 按此 特征应为埃 洛石 ， 差 热分 析也表 明与埃 洛石 相 同 ， 但 射 线 分 析 的主要数据非 常接近 与结 晶不 好 的无 序 高岭石 〔 〕 。 这 与粘土 中含有少 量片状 高岭 石 有 关 ， 但更 主 要的是 此种 埃 洛石 含结 晶水少 ， 已转化 为无 序高岑石 。 粘土 中还 含有少 量石英及 蒙脱石 等 。 「 卜 ， 、 、 “ 万一 了 冬 ‘ 、 一尸洲户洲‘ 冰︸。卜嚣口釜 。 祠。 ， ℃ 图 蓝 晶石 加 热膨胀 曲线 与比 重变化 曲线 一 图 粘 土矿 物 的 显微结构 差 热分 析结果 ， 在 “ 有一 吸 热谷 ， 说 明在 此 温 度下 ， 无 序 高岑石 失去 吸 附 水 ， 在 ” 失去 结 晶 水 ， 在 显微镜下能 观察到 均化现象 ， 有一 放 热峰 ， 说 明发 生 晶 形 转 化 。 图 为 粘土 矿物 原料及 其 加 热至 “ 、 “ 和 “ 后 ， 粉 末 的 射 线 衍 身」 · 图 。 对 比 条 曲线 。 可 知 ， 未加 热的原矿样 与 高岭石 衍射峰 极 为接 近 。 加 热 至 “ ， 衍射 曲线 平缓 ， 仅 在 为 “ 及 “ 处 还能 见到 与原峰 宽相 近 的不 清楚 的 曲线 形 态 ， 表 明原 高 岭石 晶体 已 受到 破 坏 ， 转 向均化 ， 与差 热分 析一致 。 加 热至 “ ， 射 线 衍射 曲 线 为 一 均化 曲线 ， 高岭石 的特征峰 已 完全 消失 ， 新矿物还未 形成 。 用电镜 观察 ， 仍保 留 原 管 状 形

态，用X射线衍射不出现衍射斑点，说明内 100 部结构已遭破坏。1300°C的粉末X射线衍射 9 0 曲线，已全部发生变化，成为典型的莫来石及 方石英。电镜观察仍为管状外型整体，但已有 t500℃ 衍射斑点。 粘土矿物加热的变化过程，108°C失吸附 水，5S0°C结晶水完全失去，987°C发生晶形 at900℃ 转化，开始形成莫来石，1300°C则有大量莫 来石及方石英形成。 100 at1300*℃ 80 在发生上述转化的同时，无序高岭石产生 40 收缩，在600°C收缩不足-0.5%，在600°C 20 到1000°C收缩率增加，1000°C以后收缩率 30 20 10 2 急剧增加，在1200°C时达-15.605%（图 图1粘土矿物及加热至500°C,900°C及1300C 5)。但继续升温则变化不大。 后的X射线衍射图 K-无序高岭石M-莫来石Cr-方石英 Fig.4 Spectrum of X-ray diffraction forc1ayat500C、900C、1300°C 1300 1100 90U 00 500 300 100 0 -2.0-4.0-6.0-8.0-10.0-12,0-14.0-16.1-18.0 Contraction,% 图5粘土旷物在不同温度的收缩率 Fig.5 Contraction of clay at different temperatures 2矿物原料在耐火可塑料中的作用 无序高岭石和蓝晶石，在高温下均形成高熔点矿物莫来石（熔点1810°C)。众所周 知，莫来石具有良好的抗热震性，具有最大程度的抗塑性变形和渣蚀以及在荷载下耐高温的 性能。同时还包括高的导热率和低的膨胀率等特性。此外，莫来石易形成针状晶交织在一 起，成为抗压、抗折强度较高的交织结构。由于莫来石的这些特性，使其在耐火可塑料中具 有特殊作用。 粘土矿旷物除高温下能形成耐火性能优良的莫来石等物相外，在常温下具有较好的可塑 性，但含水率高，加热过程的收缩率大，这一点必然会影响到产品的质量，因此必须考虑预 先培烧，以减少其含水量，降低收缩率。 蓝晶石除高温下能转变形成莫来石，使产品的抗压、抗折强度及耐火度提高外，最大的 特点是伴随转变过程产生膨张。这一特性使其在耐火可塑料中具有特殊的作用。由于蓝晶石 加热时的膨胀，可弥补粘土矿物等在加热过程中的收缩，并使整个产品具有适量的膨胀性 质。 197

嘴盛 ”八几 万一一－一一一 一一 一 匕匕兰竺二二二‘ 一一 一 灿 入了 ，﹂ ，一八乙 ﹄尸﹄ ︸ 几协八一﹄︺ 态 ， 用 射线 衍射不 出现 衍射斑 点 ， 说 明 内 部 结 构已遭破坏 。 的粉末 射线 衍射 曲线 ， 已全部发生变化 ， 成为典型 的莫来石及 方石 英 。 电镜 观察仍 为管状 外型 整体 ， 但已 有 衍射斑 点 。 粘土 矿物加 热 的变化 过程 ， 失吸 附 水 ， 叨 。 结 晶水完全 失 去 ， “ 发 生 晶 形 转化 ， 开 始形成莫来 石 ， 则有大 量莫 来石及方石 英形成 。 在 发生上述转化 的同 时 ， 无 序高 岭石 产生 收缩 ， 在 收缩 不 足 一 ， 在 “ 到 收 缩 率增 加 ， “ 以后收 缩 率 急剧 增 加 ， 在 时 达 一 图 。 但 继续升温则 变化 不大 。 。 ‘ 甲奋 图 粘土矿 物及 加 热 至 ， 。 。 及 后 的 射线 衍射 图 一 无 序高岭石 一 莫 来石 一 方 石英 一 ’ 、 、 户口 司 一一尸一一 一 「 洲 一不 一 之 『 一 厂 一刁一 一 、 阿 一 一 一 一 翔」胡 。卜﹄‘ 气 一 一 一 一 一 。 一 一 一 〔 一 ， 先 图 粘 上矿 物 在 不 同温 度的收缩 率 矿物原料在 耐火可 塑料 中的 作 用 无 序 高岭石和 蓝 晶石 ， 在高 温下 均 形成 高熔 点矿物 莫来 石 熔 点 “ 。 众 所 周 知 ， 莫 来石具有 良好 的抗 热震性 ， 具有最 大程 度的抗塑性 变形和 渣蚀 以及 在荷 载下 耐高温 的 性能 。 同时还包 括 高 的导热率和低 的膨 胀 率等特性 。 此外 ， 莫来石 易形 成针状 晶 交 织 在 一 起 ， 成 为抗压 、 抗 折强 度较 高的交 织结 构 。 由于 莫来 石 的这 些 特性 ， 使 其 在耐 火可 塑料 中具 有 特殊作 用 。 粘大矿物除 高温下能 形成耐火性能 优 良的莫来石 等物相 外 ， 在 常温下具有较 好 的 可 塑 性 ， 但含 水率高 ， 加 热过 程 的收缩率大 ， 这 一 点必然 会影响到 产品 的质 量 ， 因 此必 须考 虑预 先焙烧 ， 以减 少其 含 水量 ， 降低收缩 率 。 蓝晶石除高温下能 转 变形成莫来石 ， 使 产品 的抗压 、 抗折强 度及耐 火 度提高外 ， 最 大 的 特 点是 伴随转 变过程 产生 膨胀 。 这一 特性使其 在耐 火可 塑料 中具有 特 殊 的作用 。 由于 蓝晶 石 加 热 时的膨 胀 ， 可弥 补拈土 犷物 等在加热过程 中的收 缩 ， 并使 整 个 产品 具有适 量 的 膨 胀 性 质 。 王

除上述矿物外，还可选择一些辅助性矿物原料，以增加产品在常温下的柔润、流动性， 改善其施工性能，又不影响高温性质。 3耐火可塑料的物理性能指标 将上述各种矿物原料及复合外加剂，按科学合理的方法设计配合比，制成集料成为耐火 可塑料，经工程试验后完全合格。其性能指标达到或超过国外同类型产品（见表3）。 表3新研制材料与Super3000主要技术性能对比· Table 3 Comparison of super 3000 and new production 体积密度耐火度 线变化率 塑性指数 抗压强度 抗折强度 材料名称 ，% (1400°C×4h (1400°CX3h 烘后) 烘后) g/cm3 ,C (1400°C×3h) % MPa MPa Super 3000 2.03 1670 +2.9 51 11.68 5,488 新研制料 1.791650-1670 +2.37 37 11.93 5.89 ·水电部电力建设研究所测试 4结 论 蓝晶石在1200°C开始有少数颗粒发生相变，1300~1400°C则大量转变为高温性能 好的莫来石并析出游离SO2,同时伴随体积膨胀。粘土矿物在常温下可塑，在高温下收缩， 同时也生成耐高温的莫来石与方石英。以这2种矿物原料为主，加之辅助矿旷物原料及复合添 加剂，配制成耐火可塑料。常温下便于施工，大大改观了现用耐火混凝土的现场施工复杂、 劳动条件恶劣等缺点。按正确配合比，在高温下可使蓝晶石的膨胀弥补粘土矿物及各添加物 的收缩，使整个材料微具膨胀，以加强炉墙的整体密封性，减少热能损失，达到节能月的。 参考文献 1黄文竟。新疆监晶石的研究与应用，治金建筑研究院，1983 2须藤俊男，粘土矿物学，地质出版社，1981：163 198

除 卜述 矿物 外 ， 还 可选择一 些辅 助性 矿物 原料 ， 以增加 产品 在常温 下 的柔 润 、 流动性 ， 改 一 善其 施工 性能 ， 又 不 影响 高温性 质 。 耐火可 塑料的 物理性能指标 将 上述 各种矿物 原料及 复合外加 剂 ， 按科 学合 理 的方法 设 计配 合 比 ， 制成 集料成 为耐 火 可 塑料 ， 经 工 程试 验 后完全 合格 。 其性能 指标达到或 超过 国外同 类型 产品 见 表 。 表 新 研 制材料 与 主要技 术性能 对 比 体 积密度 耐 火 度 材 料 名 称 爪 ， 线 变 化 率 写 一 义 塑 性指 教 抗 压 强 度 洪 后 抗折强 度 烘 后， 新 研 制 料 。 。 。 。 。 水 电部电力 建设 研究所侧 试 结 论 蓝晶石 在 · 开 始有少数颗粒发生相 变 ， “ 则大 量转变 为高温性 能 好的莫来石并析 出游 离 ， 同时伴随体 积膨胀 。 粘土矿物 在常温下 可 塑 ， 在 高温下 收缩 ， 同时 也生成耐 高温 的莫 来石 与方石 英 。 以这 种矿物原料 为主 ， 加 之 辅 助矿物 原料 及 复合 添 加剂 ， 配制成耐火 可 塑料 。 常温下便于施工 ， 大大 改观 了现 用耐火混凝土 的现场 施工 复杂 、 劳动条件恶劣等 缺 点 。 按 正确配 合 比 ， 在高温下 可使 蓝晶石 的膨胀弥 补粘土 矿物 及各添加物 的收缩 ， 使 整 个 材料 微具 膨 胀 ， 以加强护 墙的 整体 密封性 ， 减 少热能 损 失 ， 达 到节能 目的 。 ， 考 文 献 黄文 竟 新疆 蓝晶石 的研究与应 用 ， 冶金 建筑研究 院 ， 须 藤 俊 男 粘 土矿 物 华 ， 地 质 出版 社 ， 匀