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。
性能
高铝砖随原料中Al2O3含量的不同,技术性能亦不同(表2)。对有特殊要求的热工设备,在相应的Al2O3含量条件下,可改变工艺,制造出符合性能要求的制品,例如高炉操作受到炉内高温、高压、碱蒸气及还原气氛的侵袭,又有炉料的摩擦及渣的腐蚀,高炉高铝砖具有高致密度,低透气性及低Fe2O3含量的特点;热风炉高铝砖要求优良的蠕变性;电炉顶高铝砖需要高耐火度、好的抗热震性。
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。
在高铝砖的生产过程中,一些常见的铝含量的高铝砖的铁含量是固定的,例如,48%高铝砖原料采用 60%高铝矾土熟料,铁含量需在 3.0%以内;55%高铝砖原料采用 65%高铝矾土熟料,铁含量需在 2.5%以内;65%高铝砖原料采用 75%高铝矾土熟料,铁含量需在 2.2%以内;75%高铝砖原料采用 85%高铝矾土熟料,铁含量需在 2.0%以内;80%高铝砖原料采用 88%高铝矾土熟料,铁含量则要在 1.5%以内。所以,严格的控制铁含量对高铝砖的质量是非常有必要的。
此外,高铝砖还可以根据其性能特点进一步细分,例如普通高铝砖、低蠕变高铝砖、高荷软高铝砖、微膨胀高铝砖、磷酸盐结合高铝砖等。这些分类反映了高铝砖在性能、用途上的差异,满足了不同工业应用的需求。