莫來石的合成

莫來石的合成方法可分為燒結(jié)法和電熔法。根據(jù)原料制備方法，燒結(jié)法可分為干法和濕法。干法工藝是將配料一起研磨，經(jīng)壓球或壓坯后用回轉(zhuǎn)窯或隧道窯燒制；濕法工藝是將配料加水磨成泥漿，然后壓濾脫水成泥餅，真空擠壓成泥段或泥坯再燒制。

電熔法是將配合料加入電弧爐中，在電弧形成的高溫下熔化冷卻沉淀而成。使用天然原料(如鋁土礦等)時(shí)。)可直接將原料粉碎至1.5mm，然后與其他粉末原料混合均勻。

燒結(jié)合成莫來石一般在1650~1700℃下進(jìn)行。影響燒結(jié)合成莫來石的主要工藝因素是原料的純度、細(xì)度和煅燒溫度。燒結(jié)合成莫來石主要依靠Alo和SiO2之間的固相反應(yīng)來完成，因此提高原料的分散度將加速固相反應(yīng)的過程。特別是，減少8μm顆粒對合成莫來石的形成和燒結(jié)有很大的影響。可見，原料的充分混合和細(xì)磨是促進(jìn)合成莫來石固相反應(yīng)充分發(fā)展的重要工藝條件。莫來石通常在1200℃開始生成，直到1650℃結(jié)束。此時(shí)為微晶，當(dāng)溫度超過1700℃時(shí)，晶體發(fā)育良好。可見，燃燒溫度直接影響莫來石的形成和晶體的發(fā)育。因此，合成莫來石的必要條件是加熱到一定的燃燒溫度，延長一定的保溫時(shí)間。合成莫來石所用原料的純度要求嚴(yán)格，少量雜來石的含量會(huì)降低。在工業(yè)生產(chǎn)中，不可避免地會(huì)帶來各種雜質(zhì)，主要包括Feoo、TiO、Cao、Mgo、Naoko。其中，Nao、Ko抑制莫來石的形成，導(dǎo)致大量富硅玻璃相的產(chǎn)生，降低莫來石的含量。Feo會(huì)延緩莫來石化的進(jìn)程，增加玻璃相的數(shù)量。當(dāng)TiO少量存在時(shí)，一些Ti離子進(jìn)入莫來石晶格形成固溶體，促進(jìn)莫來石的形成和晶體的發(fā)育。當(dāng)TiO2含量過高時(shí)，它仍然起著熔劑的作用。

電熔莫來石是將配合材料熔化在電弧爐中，莫來石從熔體中冷卻沉淀而成。其沉淀過程類似于Alosio系統(tǒng)相圖的沉淀過程。當(dāng)配合材料的Alo高于莫來石中71.8%的理論組成時(shí)，形成溶解多余Alo的莫來石固溶體，即β-莫來石，只有Alo>80%時(shí)才會(huì)出現(xiàn)剛玉相。電熔莫來石的礦相組成一般為莫來石晶體和玻璃相。我國電熔莫來石行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T104-2004電熔莫來石將電熔莫來石產(chǎn)品按Alo含量分為DM-1和DM-2兩個(gè)品牌，相關(guān)技術(shù)條件可見相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。與燒結(jié)莫來石相比，電熔莫來石晶體發(fā)育完善，晶粒大，缺陷少，晶體尺寸是燒結(jié)莫來石的數(shù)百倍，因此高溫力學(xué)性能和耐腐蝕性相對較好。