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鋁礬土的煅燒鋁礬土的煅燒 1.鋁礬土的加熱變化中國鋁礬土主要是D-K型，某些二級鋁礬土含有勃姆石，個別的還含有一些白云母：有些三級鋁礬土含有一定數量的地開石。 鋁礬土的加熱變化可分為三個階段：分解階段、二次莫來石化階段和結晶燒結階段。 （1）分解階段（400～1200C） ～1200C溫度范圍為鋁礬土的分解階段。在該階段，鋁礬土中的水鋁石和高嶺石在400C時開始脫水，至450～600C反應激烈，700～800C完成。水鋁石脫水后形成剛玉假象，此種假象仍保持原來水鋁石的外形，但邊緣模糊不清，折射率較水鋁石低，在高溫下逐步轉變?yōu)閯傆瘛８邘X石脫水后形成偏高嶺石，950C以上時偏高嶺石轉變?yōu)槟獊硎头蔷B(tài)SiO2，后者在高溫下轉變?yōu)榉绞ⅰＦ浞磻綖椋?/span> 表3-7 耐火材料用鋁土礦的技術條件
注：①揀選分級后的某一級鋁礬土礦石中，其它級別礦石的混入量不超過總量10%；②礦石塊度50～300mm，若允許有小于50mm者，其數量不超過總量的10%；③礦石夾雜之雜質（如山皮、粘土等）不得超過1%，并不得混入明顯的塊狀或片狀石灰石 表3-8 耐火材料用鋁礬土精礦的技術條件
α-Al2O3·H2O(水鋁石)→(400～600C)→α-Al2O3(剛玉假象) H2O↑。 O3·2SiO2·2H2O(高嶺石)→(400～600C)→Al2O3·2SiO2(偏高嶺石) H2O↑. (Al2O3·2SiO2)(偏高嶺石)→(400～600C)→3Al2O3·2SiO2(莫來石) 4SiO2(非晶態(tài)SiO2)。 (2)二次莫來石化階段（1200～1400C或1500C） 。 在1200C以上，從水鋁石脫水形成的剛玉與高嶺石分解出來的游離SiO2繼續(xù)發(fā)生反應形成莫來石，被成為二次莫來石： Al2O3 2SiO2→(≥1200C)→3Al2O3 2SiO2（二次莫來石）。 在二次莫來石化時，發(fā)生約10%的體積膨脹。同時在1300～1400C以下時鋁礬土中的Fe2O3、TiO2和其它雜質與Al2O3、SiO2反應既可形成液相，Fe2O3、TiO2也可進入莫來石的晶格形成固溶體。液相的形成，有助于二次莫來石化的進行，同時也為重晶燒結階段準備了條件。 （3）重晶燒結階段（1400～1500C）。 在二次莫來石化階段，由于液相的形成，已經開始發(fā)生某種程度的燒結，但進程很緩慢。只有隨著二次莫來石化的完成，重晶燒結作用才開始迅速進行。在1400～1500C以上，由于液相的作用，剛玉與莫來石晶體長大，1500C時約10μm，到1700C分別為60μm和90μm；同時，微觀氣孔在1200C到1400～1500C之間約為100～300μm，基本保持不變；在1400～1500C以后迅速縮小與消失，氣孔率降低，物料迅速趨向致密。
2、鋁礬土的燒結影響鋁礬土燒結的主要因素有二次莫來石化、液相及鋁礬土的組織結構。 二次莫來石化是D-K型鋁礬土在煅燒過程中必然發(fā)生的反應，該反應往往引起10%左右的體積膨脹，對燒結起妨礙作用。其原因一是生成二次莫來石時由于比重的變化引起物料本身的體積增大；二是由于顆粒間發(fā)生二次莫來石反應而相互推開，從而在顆粒間形成空隙。另外，反應時在顆粒周圍首先形成莫來石薄膜也妨礙了鋁、硅離子的進一步擴散，使反應難趨完全。 二次莫來石的形成量與鋁礬土中水鋁石、高嶺石的相對含量有關。如果高嶺石加熱分解出的SiO2與水鋁石分解出的Al2O3正好達到莫來石的組成，則二次莫來石的量將會達到最大。研究與生產實踐都證明，Al2O3含量在65%～70%的二級鋁礬土，Al2O3/SiO2比值接近莫來石的Al2O3/SiO2比值（2.55），在煅燒后莫來石的含量最高，二次莫來石化程度最大，最難于燒結；而Al2O3含量較高或較低的特級或三級鋁礬土燒結較容易，溫度也較低。 鋁礬土的分散度對二次莫來石化的影響也是顯著的。鋁礬土原礦煅燒時，由于礦物分布不均勻，顆粒反應后相互推開而引起的膨脹起著重要作用。這種作用使反應無法趨于完全，而生成的空隙往往不易彌合，使鋁礬土難于致密化。原塊鋁礬土除組織結構較均勻的特級和三級在1500C以下達到燒結外，其它鋁礬土往往吸水率較高。若將鋁礬土細磨制坯后煅燒，分散度提高，二次莫來石化進行得較早，并易于完全，在較低的溫度下既產生膨脹，對燒結有利。 由于燒結基本上開始于二次莫來石化完成的溫度，所以充分的二次莫來石化是鋁礬土達到燒結的必要條件，特別是對二級鋁礬土尤為重要。 液相是影響鋁礬土燒結的另一重要因素。鋁礬土煅燒時所形成液相量（一、二級鋁礬土約10%，三級約20%～30%）不足以填滿顆粒間的全部空隙。在這種情況下，液相的作用首先是把固體顆粒拉在一起，使它們相互接觸。但二次莫來石化引起的膨脹卻是把它們推開，兩個相反的作用同時進行。在1400～1500C以內時，液相的數量較少、流動性較低，二次莫來石化起主導作用。在1400～1500C以上時，二次莫來石趨于完全，液相數量和流動性都增大，液相燒結作用明顯顯現，成為燒結的主導因素。液相使固體顆粒基本上都相互接觸之后，就逐漸發(fā)生著固體顆粒的溶解與分析晶過程，逐步導致晶粒堆積致密，直到最后形成連續(xù)的固相骨架，液相填充空隙，使鋁礬土完全燒結。但液相也有其有害作用的一面，若液相量增多，或者它的熔點、粘度降低，則降低鋁礬土的高溫機械性能。 。 。 填充在空隙中的液相冷卻后即為玻璃相。燒后鋁礬土的玻璃相化學組成有如下特點： ①玻璃相中Al2O3/SiO2比值隨鋁礬土Al2O3/SiO2比值降低而降低。 ②特級與一級鋁礬土中，Fe2O3、TiO2進入玻璃相較多；而二級鋁礬土中則進入結晶相較多。 ③煅燒溫度提高時（由1500到1700C），玻璃相中的Al2O3含量減少，SiO2含量增加；同時，一級鋁礬土的玻璃相中Fe2O3增多而TiO2減少；二級鋁礬土Fe2O3、TiO2都更多地進入玻璃相。 鋁礬土的組織結構即均勻致密程度及鮞狀體的數量與分析，直接影響到鋁礬土熟料的燒結程度與致密性。如鮞狀體較多的二級鋁礬土，組織結構復雜，不均勻，燒后一般呈黃、白兩色，白色為水鋁石富集部分，黃色為高嶺石及一些雜質集中部位，且常有膨脹現象，燒結困難。 硬水鋁石的特性硬水鋁石又稱一水硬鋁石，化學縮寫是AlOOH，或α-AlO(OH) 硬水鋁石、軟水鋁石(AlOOH)、三水鋁石(Al[OH]3)常與其它礦物形成細分散機械混合物，為含水氧化鐵、含水鋁硅酸鹽、赤鐵礦、蛋白石等所膠結，稱為鋁土礦。 [晶體化學] 理論組成(wB%)：Al2O3 84.98，H2O 15.02。有時含Fe2O3、Mn2O3、Cr2O3、Ga2O3、SiO2、TiO2、CaO、MgO等。 [結構與形態(tài)] 斜方晶系，a0=0.441nm，b0=0.940nm，c0=0.284nm；Z=4。鏈狀結構(∥c軸)。其中O2-和OH-共同呈六方最緊密堆積，堆積層⊥a軸，Al3 充填其1/2的八面體空隙。[AlO3(OH)3]八面體以共棱的方式聯(lián)結成∥c軸的八面體雙鏈；雙鏈間以共用八面體角頂（為O2-占據）的方式相聯(lián)。因而使該結構型的礦物呈柱狀、針狀或板狀晶形，具∥010完全解理和∥100中等解理。加熱可失去全部的氫和1/4的氧，而剩余氧仍保持六方最緊密堆積，Al居八面體空隙而形成剛玉(α-Al2O3)。 斜方雙錐晶類，D2h-mmm(3L23PC)。晶體∥b010發(fā)育成板狀或沿c軸伸長成柱狀或針狀。常見單形：斜方柱m110、d021、w061，平行雙面b010。晶面具縱紋。通常呈片狀、鱗片狀或隱晶質及膠態(tài)豆狀、鮞狀集合體。 [物理性質] 白、灰白、黃褐、灰綠色，或因含Mn3 、Fe3 而成褐至紅色。條痕白色。玻璃光澤。解理010完全，110、210、100不完全。貝殼狀斷口。性脆。硬度6.5~7。相對密度3.2~3.5。 ，Ng=1.730~1.752，Nm=1.705~1.725，Np=1.682~1.706。 偏光鏡下：無色。二軸晶( )，2V=84-86 [產狀與組合] 主要由外生作用下鋁的硅酸鹽風化而形成，是鋁土礦的主要成分；與三水鋁石、軟水鋁石伴生。在區(qū)域變質的結晶片巖中，與藍晶石伴生。 [鑒定特征] 置于試管中灼燒，可爆裂成白色鱗片，強熱之生水。以較大的硬度與三水鋁石、軟水鋁石、云母等相區(qū)別。 [工業(yè)應用] 冶煉鋁的最主要礦石礦物，也是制造人工磨料、耐火材料和高鋁水泥的原料。 含鐵高的耐火粘土和鋁土礦稱為鐵礬土，主要用作煉鋼熔劑，利于造渣和清除爐壁的結瘤；也可用作水泥配料。
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