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用三石合成莫來石的基本原理

發布時間:2018/3/23 10:42:40 點擊率: 來源:艾米 作者:榮盛耐材

  合成莫來石的理論基礎是Al2O3-SiO2系相圖,如圖1所示。

  Al2O3-SiO2系相圖

  圖1 Al2O3-SiO2系相圖

  相圖中二端元組分SiO2 (方石英)的熔點為1713℃,Al2O3 (剛玉)的熔點為2050℃,只有一個異組成熔融化合物3Al2O3-SiO2(莫來石),組成為Al2O3 71.63%,SiO2 28.37% (或 Al2O3 71.8%、SiO2 28.2%)。莫來石在 1810℃熔融分解(不一致熔融),熔點為1850℃(1870℃—致熔融)。若把氧化鋁和二氧化硅按比例混合,在一定溫度下即可形成該體系中穩定的化合物莫來石晶體。 莫來石晶體可以通過將組分從液相冷卻析出得到,也可以逐漸升溫通過固相反應得到。據此,莫來石生產方法有兩種:電熔法和燒結法。

  用X射線衍射分析對各種天然和人造莫來石進行研究后,將其分為三種類型:

  α-莫來石,相當于純3Al2O3·2SiO2,簡稱3:2型。而當莫來石從熔體中析出時,Al2O3在莫來石中有相當的固熔,此時Al2O3可達77.3%, SiO2 22.7%,相當于2Al2O3·SiO2,簡稱2:1型。晶格略顯膨脹。此種莫來石稱β-莫來石。γ-莫來石,固熔有Fe2O3和少量TiO2。

  在多數燒結高純莫來石中,α和β型莫來石同時存在,而以α型為主,β型次之,同時有少量剛玉。

  從Al2O3-SiO2系相圖還可以看出,當Al2O3/SiO2 =2.55時,組分處于純莫來石區,物相組成即莫來石3Al2O3·2SiO2;當Al2O3/SiO2>2.55時,組分處于莫來石+剛玉區。物相組成除莫來石外,尚有剛玉晶相。

  人工合成莫來石采用的原料有多種,各有特點。國內采用的主要原料有:工業氧化鋁加蘇州土,白剛玉+焦寶石,工業氧化鋁加純硅石,工業氧化鋁加高質量三級礬土等。國外采用的主要原料:工業氧化鋁加黏土(純高嶺土和葉蠟石), 工業氧化鋁加鋁礬土等。而由硅線石、藍晶石及紅柱石(三石)加工業氧化鋁或高質量鋁礬土合成莫來石,國內還很少。

  用三石合成莫來石的基本原理,見如下反應式:

  三石合成莫來石的基本原理反應式

  三石礦物在高溫下轉變為莫來石及SiO2,莫來石理論生成量87.64%。此莫來石稱一次莫來石。

  由式中的SiO2與高鋁物料相作用,反應得到的莫來石,稱二次莫來石。此處高鋁物料為:α-Al2O3,礬土基電熔剛玉,工業氧化鋁,特級高鋁礬土等。

  三石精礦中雜質礦物內的SiO2與高鋁物料反應生成莫來石,這種反應生成莫來石很少。

  合成莫來石的主要參數有:高鋁物料的種類和含量,Al2O3/SiO2,原料細度,溫度與保溫時間等。


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