1. Einführung von Mullit
Mullit ist ein feuerfester Rohstoff mit der kristallinen Phase 3Al2O3.2SiO2 als Hauptbestandteil. Mullit wird in zwei Kategorien unterteilt: natürliches Mullit und synthetisches Mullit. Natürlicher Mullit ist selten und wird im Allgemeinen synthetisiert. Die chemische Zusammensetzung von Mullit ist Al2O371,8 %, SiO228,2 %.
Die Mineralstruktur ist ein rhomboedrisches Kristallsystem, Die Kristalle sind langsäulig, nadelartig, kettenartige Anordnung, Nadelförmiger Mullit ist in das Produkt eingestreut und bildet ein starkes Skelett.
Mullit-Schamottstein ist unterteilt in 3 Typen.
α-Mullit, entspricht reinem 3Al2O3-2SiO2, bezeichnet als 3:2 Typ.
β-Mullit, feste Lösung mit überschüssigem Al2O3, leicht geschwollener Charakter, bezeichnet als 2:1 Typ.
C-Mullit, mit einer kleinen Menge TiO2 und Fe2O3 in fester Lösung.
Mullit ist chemisch stabil und in HF unlöslich. seine Dichte beträgt 3,03 g/cm3, Mohshärte 6~7, Schmelzpunkt 1870℃, Wärmeleitfähigkeit (1000℃) beträgt 13,8W/(m-K), linearer Ausdehnungskoeffizient (20~1000℃) beträgt 5,3×10-6℃, Elastizitätsmodul 1,47×1010Pa.
Mullit hat gute mechanische und thermische Hochtemperatureigenschaften, Daher weisen synthetische feuerfeste Mullitsteine und ihre Produkte die Vorteile einer hohen Dichte und Reinheit auf, hohe strukturelle Festigkeit bei hoher Temperatur, niedrige Kriechgeschwindigkeit bei hoher Temperatur, geringe Wärmeausdehnungsrate, starke Beständigkeit gegen chemische Erosion, und gute Temperaturwechselbeständigkeit.
2. Methode der Mullit-Synthese
Die Mullit-Synthesemethode kann in die Sintermethode und die Elektrofusionsmethode unterteilt werden. Das Sinterverfahren richtet sich nach der Art der Rohmaterialaufbereitung und es gibt Trocken- und Nassverfahren, Beim Trockenverfahren werden die Zutaten zusammen gemahlen, nach dem Ballen oder Knüppelpressen mit Drehrohr- oder Tunnelofenfeuerung.
Beim Nassverfahren wird der Masse Wasser zugesetzt und zu einer Aufschlämmung vermahlen, dann pressen und entwässern Sie es zu Schlammkuchen, Vakuumextrusion in einen Schlammabschnitt oder Schlammblock und anschließendes Brennen.
Bei der elektrischen Fusionsmethode wird die Verbindung in den Lichtbogenofen gegeben, schmelzen bei hoher Temperatur, die durch den Lichtbogen entsteht, kühlender Niederschlagskristall aus natürlichen Rohstoffen (wie Bauxit, usw.). Kann direkt zerkleinert werden <1.5mm Partikel ohne Mahlen, und dann im Mischer mit anderen pulverförmigen Rohstoffen vermischt.
Die Sintersynthese von Mullit wird im Allgemeinen durchgeführt 1650 ~ 1700 ℃. Die wichtigsten Prozessfaktoren, die die Synthese von Mullit durch Sintern beeinflussen, sind die Reinheit der Rohstoffe, die Feinheit der Rohstoffe und die Kalzinierungstemperatur.
Die Sintersynthese von Podzolit beruht hauptsächlich auf der Vollendung der Festphasenreaktion zwischen Al2O3 und SiO2, Daher beschleunigt eine Verbesserung der Dispersion der Rohstoffe den Prozess der homogenen Reaktion. Insbesondere das <8μm-Partikel spielen eine große Rolle bei der Bildung und Sinterung von synthetischem Mullit. Man erkennt, dass die Rohstoffe bei der Feinmahlung ausreichend durchmischt werden, Die Förderung der Synthese von Mullit in fester Phase ist eine wichtige Prozessbedingung.
Mullit wird im Allgemeinen bei 1200℃ erzeugt und bei 1650℃ beendet. Zu diesem Zeitpunkt handelt es sich um ein Mikroprodukt, wenn die Temperatur übersteigt 1700 ℃, wenn die Kristallisation gut entwickelt ist. Es ist ersichtlich, dass die Verbrennungstemperatur einen direkten Einfluss auf die Bildung von Mullit und die Kristallbildung hat.
daher, Für die Synthese von Mullit ist ein Erhitzen auf eine bestimmte Brenntemperatur und eine Verlängerung einer bestimmten Haltezeit erforderlich. Die Reinheit der bei der Synthese von Mullitsteinen verwendeten Rohstoffe ist sehr streng, und eine kleine Menge an Verunreinigungskomponenten verringert den Mullitgehalt.
In der industriellen Produktion, Es ist unvermeidlich, dass verschiedenste Verunreinigungen eingebracht werden, Fe2O3 haben, TiO2, Cao, MgO, Na2O, K2O, Das schädlichste davon ist Na2O, K2O, Sie hemmen die Bildung von Mullit, und führen zu einer großen Anzahl siliziumdioxidreicher Glasphasen, Reduzierung des Mullitgehalts.
Fe2O3 verzögert den Prozess der Mullitisierung und erhöht die Menge an glasiger Phase. Wenn TiO2 in geringer Menge vorhanden ist, Einige Ti-Ionen dringen in das Mullitgitter ein, bilden eine feste Lösung und fördern die Bildung von Mullit sowie die Kristallentwicklung und das Kristallwachstum, und wenn der TiO2-Gehalt zu hoch ist, es spielt immer noch die Rolle des Schmelzmittels.
Elektrischer Schmelzmullitstein wird im Elektrolichtbogenofen geschmolzen, Mullit wird aus der Schmelze abgekühlt und ein Niederschlagskristall hergestellt, Sein Fällungskristallprozess und das Phasendiagramm des Al2O3-SiO2-Systems ähneln dem Fällungskristallprozess. Wenn der Al2O3-Gehalt des Gegenmaterials höher ist als 71.8% der theoretischen Gruppe in Mullit, Es entsteht eine feste Mullitlösung mit überschüssigem gelöstem Al2O3, d.h. β-Mullit, und die Korundphase erscheint nur, wenn Al2O3>80 %.
Die Mineralphasenzusammensetzung von elektrogeschmolzenem Mullit besteht im Allgemeinen aus Mullitkristallen und einer Glasphase. Im Vergleich zu gesintertem Mullit, Elektrogeschmolzener Mullit weist gut entwickelte Kristalle auf, große Körner, weniger Mängel, und Kristallgrößen, die hundertmal größer sind als die von gesintertem Mullit. daher, Die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und die Erosionsbeständigkeit sind relativ besser.
3. Häufige Formen von Mullit
Mullitmaterialien können durch direkte Synthese von Kaolinit hergestellt werden, Mineralien der Kieselsäuregruppe, Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid und Siliciumdioxid.
Tonmaterialien und Mineralien der Aluminiumoxid- oder Siliciumdioxidgruppe sowie industrielles Aluminiumoxid reagieren unter den Heizbedingungen F zu primärem und sekundärem Mullit, Primärer Mullit bildete sich im Bereich von 1000 ~ 1200 ℃, die Temperatur weiter erhöhen, so dass die Kristallisation zunimmt.
Die Bildung von Sekundärmullit ist normalerweise bei 1650 °C abgeschlossen. Um dichte Mullitprodukte herzustellen, Üblicherweise wird das zweistufige Sinterverfahren verwendet.
Mullit hat zwei kristalline Formen: nadelförmig und prismatisch. Nadelmullit-verstärkte Glasphase, Phase der chemischen Zusammensetzung des Materials, gleichzeitig, Nadel Feuerfeste Materialien aus Mullit als prismatisches Mullitmaterial.
Kaolinit wird schnell auf über 1400 °C erhitzt, um nadelförmigen Mullit zu bilden. Ansonsten, Durch langsames Erhitzen auf eine niedrigere Temperatur entsteht prismatischer Mullit. Es wurde auch über röhrenförmige Morphologie und kugelförmigen Mullit berichtet, Ersteres ist vermutlich auf die Spannung zurückzuführen, die durch die inkongruente Größe der Silizium-Sauerstoff- und Alumo-Sauerstoff-Tetraeder verursacht wird, und Letzteres, der sogenannte stickstoffhaltige Mullit.
Die Wärmeausdehnungsanisotropie von Mullit sorgt für eine gute thermische Stabilität, fortschrittliches Mullitmaterial für die Feederteile, kann ohne Vorwärmen direkt an den in Betrieb befindlichen Zubringer ausgetauscht werden.
