鋯藍晶石論文

1、1含藍晶石的天然礦物在鑄造用材料領(lǐng)域的應(yīng)用含藍晶石的天然礦物在鑄造用材料領(lǐng)域的應(yīng)用摘要：摘要：鑄造型砂和涂料這類材料是影響鑄件質(zhì)量的重要因素。介紹了天然礦物藍晶石及鋯英石的特性，分析了在鑄造用材料中引入藍晶石及鋯英石藍晶石混生礦的優(yōu)越性，介紹了相關(guān)研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了藍晶石和鋯英石藍晶石混生礦物在鑄造用材料中應(yīng)用的良好前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：藍晶石；鋯英石；鑄造；涂料引言引言鑄造涂料主要由耐火原料、粘結(jié)劑及附加物組成，其中耐火原料占總重

2、量的90％以上。因此，高品質(zhì)的耐火原料是鑄造高質(zhì)量鑄件的關(guān)鍵，所用耐火原料的成分將直接影響鑄件的品質(zhì)。鑄造用耐火材料要求具有良好的熱震穩(wěn)定性，足夠的常溫和高溫強度，受熱后變形小，較低的熱膨脹系數(shù)和熱化學(xué)穩(wěn)定性等。型砂的內(nèi)表面質(zhì)量及鑄件的表面質(zhì)量還受到組成材料粒度大小、粒度分布、純度和受熱后發(fā)生的物理化學(xué)變化等的影響。為獲得高質(zhì)量鑄件，通常在型砂與鐵水或鋼水接觸的工作表面施以涂料。此涂料不僅要求具有良好的耐火度、光潔度，還要求熱性能穩(wěn)定、

3、不與鑄件發(fā)生反應(yīng)，對人體健康和環(huán)境無害、價格適中等。鑄造用耐火原料的品種甚多，如莫來石、鋁硅質(zhì)礦物、鎂橄欖石、硅酸鋯等。鑄造行業(yè)中所用的鑄造涂料，多涉及氧化硅質(zhì)、氧化鋁質(zhì)、莫來石質(zhì)、鋁礬土質(zhì)、硅酸鋯質(zhì)等。隨著鑄造材料技術(shù)的發(fā)展和對鑄造水平要求的日益提高，國內(nèi)鑄造涂料的研發(fā)與應(yīng)用也得到了較快發(fā)展，涂料品種不斷增多，性能不斷提高，涂料的功能亦趨多元化。藍晶石礦物和藍晶石鋯英石混生礦物的特性及受熱后發(fā)生的物理化學(xué)變化，可滿足鑄造用涂料的特定要

4、求。本文介紹含藍晶石的天然礦物在鑄造材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。1藍晶石族礦物特性及用途藍晶石族礦物特性及用途藍晶石族礦物是指化學(xué)式為Al2O3SiO2的一組無水鋁硅酸鹽類礦物，包括藍晶石（Kyanite）、紅柱石(alusite)和硅線石(Sillimanite)。它們的理論化學(xué)組成為Al2O362.93%，SiO237.07%。三者為同質(zhì)多變體，由于形成的地質(zhì)條件不同，它們的晶體結(jié)構(gòu)存在差異。藍晶石、紅柱石屬于有附加陰離子的島狀鋁硅酸鹽，而硅

5、線石則屬于鏈狀結(jié)構(gòu)。他們在陰離子的配位上也有差異，離子半徑比Al3:O2=0.43接近于6或者4配位的極限值。Al3有雙重配位。在藍晶石的晶格構(gòu)造中，所有的Al3都被6個O2依八面體所包圍（近似最緊密氧原子堆積）；紅柱石3圖1藍晶石經(jīng)1500℃燒后的顯微結(jié)構(gòu)1.2藍晶石族礦物的應(yīng)用藍晶石族礦物的應(yīng)用通過添加藍晶石族礦物實現(xiàn)改性高鋁耐火材料的技術(shù)在中國已有30余年的歷史，可追溯自上海寶鋼引進日本煉鋼技術(shù)配套耐火材料。當(dāng)時日本供高爐熱風(fēng)爐鋁

6、硅耐火材料中加入了藍晶石族礦物，使耐火材料的性能提高。由于藍晶石族礦物有上述特性，我國于上世紀八十年代初以來全面開展藍晶石族礦物在耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用研究，取得了豐碩成果。比如，以藍晶石族礦物為添加物，可以改善鋁硅質(zhì)耐火制品的關(guān)鍵使用性能，如提高荷重軟化溫度，抗蠕變性和抗熱震性等。在不定形耐火材料中引入藍晶石作為膨脹劑，可補償高溫下材料的收縮，并可促進Al2O3SiO2系不定形耐火材料中莫來石的形成。將藍晶石加入到鋁礬土為主要原料的鋁硅質(zhì)

7、耐火制品中，由于藍晶石的分解和莫來石化，在1300℃左右即有大量莫來石生成。藍晶石分解產(chǎn)生的SiO2可與鋁礬土中富余的Al2O3進一步反應(yīng)，形成二次莫來石。1500℃時，鋁礬土和藍晶石都已完全莫來石化，玻璃相填充于莫來石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)間，致使制品顯氣孔率降低，表現(xiàn)出良好的燒結(jié)性。通過引入藍晶石，解決了礬土基材料重?zé)€收縮的不足，改善了礬土基材料的性能。其原因為初生和二次莫來石化形成的針柱狀莫來石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在基質(zhì)形成了堅固的骨架結(jié)構(gòu)，針、柱狀莫

8、來石晶體相互交錯穿插。國外早已有將藍晶石用于鑄造行業(yè)的產(chǎn)品。美國的弗吉尼亞藍晶石公司已將藍晶石用于普通金屬鑄造用型砂和精密包膜鑄造用模具中，取得了非常好的使用效果并已經(jīng)商品化。然而，藍晶石族礦物在鑄造業(yè)的應(yīng)用在我國則鮮見報道。目前僅有少數(shù)廠家試用，已取得良好的使用效果。在鑄造材料中引入藍晶石，利用鐵水或鋼液的傳出的熱量引起藍晶石分解為莫來石。一方面，藍晶石的莫來石化引起的體積膨脹效應(yīng)可以抵消材料的收縮；另一方面；吸收了部分鐵水或鋼水傳出