高铝砖固相反应与烧结机理 

在高温下，高铝砖结构内部的固态晶体相互反应。氧化铝(Al2O3)和氧化硅(SiO2)，在高温下合成为莫来石(3Al2O3·2SiO2)。这种反应—直处在不停顿的振动状态，而且随着温度的提高振动加剧：当某些质点获得足够能量之后，即形成了晶体的缺陷或空位。根据晶体质点活化能的强弱，使质点逐渐向晶体表面扩散，生成反应产物。开始反应形成的反应产物分散性很强，而且晶体结构上有不少缺陷。晶体的质点活化能很高，再经过晶体质点的位移，使晶格缺陷得到校正后成为稳定的晶体，也就是所谓再结晶过程。

影响高铝砖固相反应的因素很多，而主要的有晶格结构、温度，颗粒度以及杂质介入等因素。凡晶格结构疏松的晶体，容易进行固相反应。以氧化铝来说，α-Al2O3晶格结构致密，与MgO合成为镁铝尖晶石(MgO·Al2O3)时，需要在920℃的温度下，才发生合成反应；而晶格疏松的γ-Al2O3，在700℃时即开始合成反应。颗粒越细，比表面积越大，有利于加速反应。限量的杂质起着熔剂作用，对活化晶格有利，也可促进固相反应。

高铝砖固态物质的烧结机理取决于液相的存在，当没有液相时，只依靠固相反应而烧结的，属于固相烧结范畴；如果有少量液相进行烧结时，是属于液相烧结范畴。硅酸铝质矿物(原料或成品)，多数属于离子晶体，质点灼扩散，常以离子的形式相互扩散。            

高铝砖因烧成工艺造成的缺陷有哪些？

一般情况下，经过烧成后高铝砖中几乎所有的问题都会暴露出来，产生形形色色的缺陷。其中，主要的缺陷有欠烧、过烧、破损、污染、黑心、扭曲、裂纹等。

1、欠烧

欠烧是由于烧成温度不够，或保温时间不足，或漏入冷风引起的问题。一般情况下，欠烧高铝砖的机械强度低、结合松散、敲击时声音低沉、搬运时容易破损，高温性能和抗侵蚀性能差。

2、过烧

过烧是烧成温度过高，或保温时间过长，或火焰直接接触砖面引起的问题。一般情况下，过烧高铝砖的机械强度高、显气孔率低、尺寸收缩多、砖体变形大、结合过于紧密、瓷化严重、敲击时当当作响、抗热震性能很差。不过，当原料含有较高Fe2O3、TiO2等过渡性金属氧化物杂质时，过烧也可能使高铝砖发泡，出现密度降低、显气孔率增大、体积膨胀增大的现象。

3、破损

破损是烧后出现缺棱、掉角、落粒等缺陷。其原因可能是基质数量偏少、结合剂强度不足、搬运时受力过猛、混练不匀、颗粒偏析、成型压力不够或烧成温度偏低等。

4、污染

污染指熔洞、铁斑等缺陷。熔洞的成因可能是煤渣、杂物等低熔物混入制砖料，烧成时使高铝砖熔融所致。铁斑是制造时铁质物质混入原料，烧成时铁质物质氧化扩散所致暗色斑块。其原因可能是在破碎、粉磨时铁质物质混入耐火原料。

5、黑心

黑心是烧后耐火制品中心带有黑色而呈现出的缺陷。黑心的成因可能是制品内部的有机物被氧化前，其表面就被产生的玻璃相密封而致。也可能是制品在还原气氛下烧成，冷却时受氧化性气氛影响所致。一般情况下，黑心制品的抗侵蚀性不佳。

6、扭曲

扭曲是高铝砖制品在高温下受压产生的变形，其标志是高铝砖底面的各棱不在同一平面上。如果成型、装窑、烧成不当，都可能导致高铝砖扭曲。

7、裂纹

裂纹指烧后耐火制品具有的各种裂纹，包括表面的、内部的、显见的、隐蔽的裂纹。高铝砖裂纹的成因各不相同，如成型不当可能出现层裂;干燥、烧成过程中收缩、膨胀过大，或收缩、膨胀不均都会引起裂纹;烧成中砖坯受热、冷却不均，出现不一致的烧成线变化或承受过大热应力也会引起开裂。

总之，高铝砖的制造缺陷种类繁多，成因五花八门。产生缺陷时，要仔细观察、探求原因，找到原因后，采取针对性措施就可以解决问题。如果一时找不到原因，也不用着急，可以大胆假设、小心求证，用排除法逐一剔除可能的因素，将问题简化，则不难找到原因和解决问题的方法。

高铝砖因原料产生裂纹的原因及改善措施

高铝砖裂纹是高铝砖生产过程中常见的废品成因。生产高铝砖用的主要原料高铝矾土熟料的杂质(特别是K2O和Na2O)和烧结程度会使制品表面产生裂纹。烧结不良的熟料在制品烧成过程中继续收缩且不均匀，引起制品开裂和产生裂纹;同时，在制品的烧成过程中，烧结不良的熟料本身的二次莫来石化(3α—Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2，1200～1500℃)仍在继续进行，二次莫来石化主要是指高铝砖生产中结合黏土的SiO2与高铝熟料的Al2O3，反应生成莫来石，并伴随体积膨胀(约10%)，造成制品收缩不一致，导致了制品表面裂纹数量的增多和开裂程度的加大。

改善措施：高铝砖的主要矿物组成为莫来石、刚玉和玻璃相。随着制品中Al2O3含量的增加，莫来石和刚玉相的数量也增加，玻璃相相应减少，制品的耐火度和高温性能随之提高。实际生产高铝砖时，要注意对所用的高铝矾土熟料的杂质含量进行控制，按照YB/T、5179-2005(高铝矾土熟料》的要求，K2O和Na2O含量≤0.35%～0.6%，尽量采用杂质含量低和烧结程度好的原料进行生产。

一般通过检测熟料的吸水率来判断熟料的烧结程度。生产过程中可以采用吸水率低的的熟料来生产高铝砖，可以有效降低制品表面的裂纹。实践表明，为了避免和减少高铝砖表面网络裂纹产生，对GL-50～GL-90高铝矾土熟料的吸水率分别控制在2.5%～5.0%以下。

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