原料簡(jiǎn)述
剛玉是多晶α-氧化鋁材料。氧化鋁是地殼的主要組分之一，具有資源豐富、相對(duì)廉價(jià)易得的優(yōu)勢(shì)。剛玉具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、電絕緣、耐腐蝕等物 理化學(xué)特性。由此，剛玉成為用途極為廣泛的耐火材料。
剛玉為三方晶系礦物，no= 1.768，ne = 1.760，no一ne= 0.008,相對(duì)密 度為4.02,硬度為9。剛玉有時(shí)含少量Fe、Mn、Cr和Ti等雜質(zhì)。剛玉可被這些雜質(zhì)染成不同的顏色。
剛玉的熔點(diǎn)高達(dá)2050°C。優(yōu)質(zhì)剛玉制品的耐火度大于1900°C，荷重軟化開始溫度約1850°C,極限使用溫度1950°C，長(zhǎng)期使用溫度1800°C。但是，剛玉的熱膨脹系數(shù)為8.6,屬于抗熱震性中等偏下的物質(zhì)。剛玉的硬度為9, 是僅低于金剛石和少數(shù)人工合成的高硬礦物。氧化鋁制品具有很高的強(qiáng)度，常溫耐壓強(qiáng)度可達(dá)2000MPa;常溫抗折強(qiáng)度可達(dá)250MPa以上，1000℃時(shí)抗折強(qiáng)度還有150MPa。高密度的氧化鋁制品可以較好地抵御鐵、鋁、鎳、釩等熔融金屬的侵蝕;常溫下，不受硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸的腐蝕，但高溫下，氟化鈉、 濃硫酸對(duì)氧化鋁有一定侵蝕。氧化鋁對(duì)玻璃、爐渣的侵蝕有一定的抵抗力。
根據(jù)制造方法不同可將剛玉分為兩大類：其一，以礬土為原料直接制造的剛玉原料，如棕剛玉、高鋁剛玉;其二，從礬土中提煉出氧化鋁，再將工業(yè)鋁氧制成剛玉原料，如白剛玉、致密剛玉、燒結(jié)剛玉等。
就純度和價(jià)格而論，白剛玉最高，致密剛玉其次，高鋁剛玉再次，棕剛玉最低。白剛玉、致密剛玉都是由工業(yè)鋁氧生產(chǎn)的。致密剛玉的純度低于白剛玉，但密度高于白剛玉。高鋁剛玉和棕剛玉都是由礬土生產(chǎn)的。棕剛玉的純度低于高鋁剛玉，但真密度高于高鋁剛玉。
燒結(jié)剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)磨細(xì)、壓球，再經(jīng)約1800°C的超高溫?zé)?結(jié)制出的耐火原料。燒結(jié)剛玉的致密度很高，顯氣孔率較低，其體積密度> 3. 50g/Cm3，顯氣孔率<4. 5%。因此，燒結(jié)剛玉具有類似電熔剛玉的性質(zhì)：高 溫下具有良好的體積穩(wěn)定性，不受還原氣氛的影響，對(duì)金屬液和玻璃液的侵蝕有一定抵抗性。
棕剛玉
1.原料特性
棕剛玉是以礬土，無煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐中熔煉，經(jīng)熔煉，脫硅，除鐵，減鈦，冷卻制得的剛玉原料。
冶煉棕剛玉時(shí)，礬土熔化后因密度較小，漂浮在熔液的上層;鐵屑熔化后因密度較大，沉降到熔液的下部。同時(shí)，無煙煤中的炭將礬土中SiO2，F(xiàn)e2O3,TiO2還原成金屬。這些金屬與由鐵屑形成的金屬熔體混合，形成密度較大的硅鐵合金，沉降都爐底。隨后，剛玉熔液被冷卻，結(jié)晶后形成剛玉晶體。由于含有雜質(zhì)，用此法方獲得的剛玉成棕色而被稱為棕剛玉。棕剛玉的氧化鋁含量可達(dá)到97%以上，研磨能力0.1(金剛石的研磨能力為1)，有一定的韌性，抗破碎能力較強(qiáng)，加之價(jià)格便宜，在耐火材料和磨料具上得到了廣泛應(yīng)用。
2.技術(shù)指標(biāo)
GB/T2478-1996(普通磨料 棕剛玉)規(guī)定了棕剛玉的技術(shù)條件。
?高鋁剛玉
高鋁剛玉又名亞白剛玉，實(shí)質(zhì)上是對(duì)棕剛玉工藝進(jìn)行改進(jìn)制造出的產(chǎn)品。高鋁剛玉的純度較高，價(jià)格較低，為耐火材料提供了一種新的選擇。但是，高鋁剛玉生產(chǎn)流程復(fù)雜，工藝參數(shù)可變范圍狹窄。如果控制不當(dāng)，高鋁剛玉的質(zhì)量比其他剛玉原料更容易受到影響。
制造高鋁剛玉的要點(diǎn)：其一是要進(jìn)行深度還原，最大限度地除去雜質(zhì)，且僅僅形成少量的Al4C3等碳化物;其二，還原完畢，進(jìn)行氧化，向熔池吹氧，或加入Fe2O3, Si02等氧化劑，破壞形成的碳化物。
高鋁剛玉的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在性價(jià)比上。高鋁剛玉的氧化鋁含量可以達(dá)到98%以上，但價(jià)格和棕剛玉差不多。高鋁剛玉的價(jià)格比棕剛玉高約12%，只相當(dāng)于白剛玉價(jià)格的約55%。
白剛玉
白剛玉以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)髙溫熔煉而成，其Al2O3含量>98%，呈白色，晶粒大，主晶相呈長(zhǎng)條形或菱形，顯氣孔率為6%?10%。由于氣孔較多，白剛玉呈現(xiàn)脆而硬的性質(zhì)，研磨能力為0.12,稍高于棕剛玉(0.10)，用于制作高檔耐火材料，也是主要的磨料品種之一。
GB/T 2479—1996《普通磨料白剛玉》規(guī)定了白剛玉的技術(shù)條件。
從表6-16可知，GB/T2479-1996對(duì)白剛玉中有害物質(zhì)Na2O含量的限制過寬。表6-16中，Na2O含量最低的才0.5%，最高的達(dá)0.9%。所以，采購(gòu)時(shí)一定要注意選擇制造廠家，簽約時(shí)規(guī)定Na2O的含量，交貨時(shí)檢測(cè)Na2O的指標(biāo)。
致密剛玉
1.原料特性
致密剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，添加少量外加劑制成的電熔剛玉。致密剛玉有兩個(gè)特點(diǎn)：1雜質(zhì)總量稍高;2用還原性氣氛生產(chǎn)。
致密剛玉呈灰白色，氧化鋁含量≥98%，體積密度≥3.8g/cm3，顯氣孔率≤4%。致密剛玉的SiO2含量高于白剛玉，但NaO的含量明顯低于白剛玉，詳見兩種剛玉的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比。
2.技術(shù)指標(biāo)
我國(guó)黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T1-1997規(guī)定了致密電熔剛玉的技術(shù)條件，見表6-17。
燒結(jié)剛玉
燒結(jié)剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)磨細(xì)壓成料球或坯體，在1750?1900°C 燒結(jié)而成的粒狀剛玉材料。一般要求，燒結(jié)剛玉的Al2O3含量>99.3%，真密度>3.98/gCm3，體積密度>3.4g/Cm3，顯氣孔率<5%。
“板狀剛玉”因其剛玉晶體在顯微鏡二維截面圖形下看類似板狀而得名。但如果復(fù)原成三維圖像，剛玉晶體則不一定是板狀。其實(shí)，“板狀剛玉”只是一種 經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的高純剛玉原料?！鞍鍫顒傆瘛敝?，α-Al203晶體充分發(fā)育，晶粒尺寸40?200um，晶內(nèi)有很多5?15um封閉的氣孔。在性能上，“板狀剛玉”具有優(yōu)于電熔剛玉的抗熱震性。
剛玉是多晶α-氧化鋁材料。氧化鋁是地殼的主要組分之一，具有資源豐富、相對(duì)廉價(jià)易得的優(yōu)勢(shì)。剛玉具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、電絕緣、耐腐蝕等物 理化學(xué)特性。由此，剛玉成為用途極為廣泛的耐火材料。
剛玉為三方晶系礦物，no= 1.768，ne = 1.760，no一ne= 0.008,相對(duì)密 度為4.02,硬度為9。剛玉有時(shí)含少量Fe、Mn、Cr和Ti等雜質(zhì)。剛玉可被這些雜質(zhì)染成不同的顏色。
剛玉的熔點(diǎn)高達(dá)2050°C。優(yōu)質(zhì)剛玉制品的耐火度大于1900°C，荷重軟化開始溫度約1850°C,極限使用溫度1950°C，長(zhǎng)期使用溫度1800°C。但是，剛玉的熱膨脹系數(shù)為8.6,屬于抗熱震性中等偏下的物質(zhì)。剛玉的硬度為9, 是僅低于金剛石和少數(shù)人工合成的高硬礦物。氧化鋁制品具有很高的強(qiáng)度，常溫耐壓強(qiáng)度可達(dá)2000MPa;常溫抗折強(qiáng)度可達(dá)250MPa以上，1000℃時(shí)抗折強(qiáng)度還有150MPa。高密度的氧化鋁制品可以較好地抵御鐵、鋁、鎳、釩等熔融金屬的侵蝕;常溫下，不受硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸的腐蝕，但高溫下，氟化鈉、 濃硫酸對(duì)氧化鋁有一定侵蝕。氧化鋁對(duì)玻璃、爐渣的侵蝕有一定的抵抗力。
根據(jù)制造方法不同可將剛玉分為兩大類：其一，以礬土為原料直接制造的剛玉原料，如棕剛玉、高鋁剛玉;其二，從礬土中提煉出氧化鋁，再將工業(yè)鋁氧制成剛玉原料，如白剛玉、致密剛玉、燒結(jié)剛玉等。
就純度和價(jià)格而論，白剛玉最高，致密剛玉其次，高鋁剛玉再次，棕剛玉最低。白剛玉、致密剛玉都是由工業(yè)鋁氧生產(chǎn)的。致密剛玉的純度低于白剛玉，但密度高于白剛玉。高鋁剛玉和棕剛玉都是由礬土生產(chǎn)的。棕剛玉的純度低于高鋁剛玉，但真密度高于高鋁剛玉。
燒結(jié)剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)磨細(xì)、壓球，再經(jīng)約1800°C的超高溫?zé)?結(jié)制出的耐火原料。燒結(jié)剛玉的致密度很高，顯氣孔率較低，其體積密度> 3. 50g/Cm3，顯氣孔率<4. 5%。因此，燒結(jié)剛玉具有類似電熔剛玉的性質(zhì)：高 溫下具有良好的體積穩(wěn)定性，不受還原氣氛的影響，對(duì)金屬液和玻璃液的侵蝕有一定抵抗性。
棕剛玉
1.原料特性
棕剛玉是以礬土，無煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐中熔煉，經(jīng)熔煉，脫硅，除鐵，減鈦，冷卻制得的剛玉原料。
冶煉棕剛玉時(shí)，礬土熔化后因密度較小，漂浮在熔液的上層;鐵屑熔化后因密度較大，沉降到熔液的下部。同時(shí)，無煙煤中的炭將礬土中SiO2，F(xiàn)e2O3,TiO2還原成金屬。這些金屬與由鐵屑形成的金屬熔體混合，形成密度較大的硅鐵合金，沉降都爐底。隨后，剛玉熔液被冷卻，結(jié)晶后形成剛玉晶體。由于含有雜質(zhì)，用此法方獲得的剛玉成棕色而被稱為棕剛玉。棕剛玉的氧化鋁含量可達(dá)到97%以上，研磨能力0.1(金剛石的研磨能力為1)，有一定的韌性，抗破碎能力較強(qiáng)，加之價(jià)格便宜，在耐火材料和磨料具上得到了廣泛應(yīng)用。
2.技術(shù)指標(biāo)
GB/T2478-1996(普通磨料 棕剛玉)規(guī)定了棕剛玉的技術(shù)條件。
?高鋁剛玉
高鋁剛玉又名亞白剛玉，實(shí)質(zhì)上是對(duì)棕剛玉工藝進(jìn)行改進(jìn)制造出的產(chǎn)品。高鋁剛玉的純度較高，價(jià)格較低，為耐火材料提供了一種新的選擇。但是，高鋁剛玉生產(chǎn)流程復(fù)雜，工藝參數(shù)可變范圍狹窄。如果控制不當(dāng)，高鋁剛玉的質(zhì)量比其他剛玉原料更容易受到影響。
制造高鋁剛玉的要點(diǎn)：其一是要進(jìn)行深度還原，最大限度地除去雜質(zhì)，且僅僅形成少量的Al4C3等碳化物;其二，還原完畢，進(jìn)行氧化，向熔池吹氧，或加入Fe2O3, Si02等氧化劑，破壞形成的碳化物。
高鋁剛玉的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在性價(jià)比上。高鋁剛玉的氧化鋁含量可以達(dá)到98%以上，但價(jià)格和棕剛玉差不多。高鋁剛玉的價(jià)格比棕剛玉高約12%，只相當(dāng)于白剛玉價(jià)格的約55%。
白剛玉
白剛玉以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)髙溫熔煉而成，其Al2O3含量>98%，呈白色，晶粒大，主晶相呈長(zhǎng)條形或菱形，顯氣孔率為6%?10%。由于氣孔較多，白剛玉呈現(xiàn)脆而硬的性質(zhì)，研磨能力為0.12,稍高于棕剛玉(0.10)，用于制作高檔耐火材料，也是主要的磨料品種之一。
GB/T 2479—1996《普通磨料白剛玉》規(guī)定了白剛玉的技術(shù)條件。
從表6-16可知，GB/T2479-1996對(duì)白剛玉中有害物質(zhì)Na2O含量的限制過寬。表6-16中，Na2O含量最低的才0.5%，最高的達(dá)0.9%。所以，采購(gòu)時(shí)一定要注意選擇制造廠家，簽約時(shí)規(guī)定Na2O的含量，交貨時(shí)檢測(cè)Na2O的指標(biāo)。
致密剛玉
1.原料特性
致密剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，添加少量外加劑制成的電熔剛玉。致密剛玉有兩個(gè)特點(diǎn)：1雜質(zhì)總量稍高;2用還原性氣氛生產(chǎn)。
致密剛玉呈灰白色，氧化鋁含量≥98%，體積密度≥3.8g/cm3，顯氣孔率≤4%。致密剛玉的SiO2含量高于白剛玉，但NaO的含量明顯低于白剛玉，詳見兩種剛玉的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比。
2.技術(shù)指標(biāo)
我國(guó)黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T1-1997規(guī)定了致密電熔剛玉的技術(shù)條件，見表6-17。
燒結(jié)剛玉
燒結(jié)剛玉是以工業(yè)鋁氧為原料，經(jīng)磨細(xì)壓成料球或坯體，在1750?1900°C 燒結(jié)而成的粒狀剛玉材料。一般要求，燒結(jié)剛玉的Al2O3含量>99.3%，真密度>3.98/gCm3，體積密度>3.4g/Cm3，顯氣孔率<5%。
“板狀剛玉”因其剛玉晶體在顯微鏡二維截面圖形下看類似板狀而得名。但如果復(fù)原成三維圖像，剛玉晶體則不一定是板狀。其實(shí)，“板狀剛玉”只是一種 經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的高純剛玉原料?！鞍鍫顒傆瘛敝?，α-Al203晶體充分發(fā)育，晶粒尺寸40?200um，晶內(nèi)有很多5?15um封閉的氣孔。在性能上，“板狀剛玉”具有優(yōu)于電熔剛玉的抗熱震性。
