氧化铝空心球的生产与使用

 

      氧化铝空心球是以工业氧化铝为原料经电弧炉高温熔融、熔体经压缩空气喷吹而制得的一种空心球状物。以氧化铝细粉为原料制成的高纯氧化铝空心球制品具有优良的隔热保温性能及耐高温性能，使用温度可高达1800℃以上，可广泛用于不直接接触高温熔体的高温窑炉的内衬，也可以用于高温窑炉的保温层材料。

 

       氧化铝空心球制品中由于骨料及基质矿相组成均为刚玉相，热膨胀率较大，导致氧化铝空心球制品的热稳定性较差，大大影响了氧化铝空心球制品的使用寿命，特别是在温度波动较大的环境中使用易发生开裂、剥落，使用寿命短，很难满足高温或超高温间歇式窑炉的使用要求。然而1700℃以下的莫来石结合氧化铝空心球制品和使用1800℃以上的高热稳定性氧化铝空心球制品，能够满足不同使用条件高温窑炉的需求。

 

       工业窑炉对氧化铝空心球制品性能的要求：1、有足够的耐火度，在最高使用温度下不发生熔化或软化；2、在最高使用温度下，具有足够的高温机械强度；3、在高温下体积稳定；4、在温度急剧变化时不发生破裂和剥落；5、在高温下能承受炉内气氛或材料的侵蚀；6、在高温下有良好的绝缘性能；7、能保温，使向外界散失的热量较少。

 

一、低温型氧化铝空心球制品

 

       普通的高纯氧化铝空心球制品由于氧化铝空心球骨料颗粒呈球面，颗粒之间点结合，不能形成网络交错，相互镶嵌的高强结构，颗粒之间的结合力较差，再加上普通氧化铝空心球制品的基质相是刚玉，导致该产品的热稳定性较差，大大影响氧化铝空心球制品的使用寿命。研究显示，氧化铝空心球制品中引入膨胀系数较小的第二相莫来石相可以有效地改善制品的热稳定性，在基质中引入氧化硅、粘土等微粉来代替 部分烧结氧化铝微粉，使得基质内莫来石化，莫来石结合相的引入能大大提高了氧化铝空心球制品的热稳定性，但随杂质引入也降低了其最高使用温度。

 

       原料对制品的高温使用性能影响很大，因此在生产氧化铝空心球制品的过程中对原料的要求非常严格，尽量减少R2O，RO，Fe2O3，TiO2等含量。

 

二、高温型氧化铝空心球制品

 

       采用的是3~0.2mm的氧化铝空心球及镁氧化铝空心球作为骨料，以烧结氧化铝微粉和含氧化镁的添加物为基质。研究表明，普通高纯氧化铝空心球制品的基质部分主要组成为刚玉，刚玉的热膨胀系数较大，这是导致该材料热震稳定性差的主要原因之一。通过引入热膨胀系数较小的第二相来构成复合材料，利用两者之间膨胀系数失配造成的微裂纹，改善耐火材料的抗热冲击性能，从而有效地提高氧化铝空心球制品的热震性能。通过在基质中引入适量的氧化镁，使其在烧成过程中原位反应生成平均线膨胀系数较小的第二相。两者之间的膨胀系数失配会造成微裂纹，可有效地缓冲吸收温度波动产生的热应力，从而提高氧化铝空心球制品的抗热震性能。

 

       另一个影响氧化铝空心球制品抗热震性的原因是结构的致密程度，含有氧化镁的氧化铝空心球制品中，基质要发生尖晶石化反应，产生体积膨胀。

 

三、氧化铝空心球制品的优势

 

1、耐高温：使用温度可达1800℃，热稳定性好，重烧线变化率小，使用更长久。

2、优化结构，减轻炉体重量：现在使用高温材料都属于重质砖，其体积密度大于氧化铝空心球砖的体积密度，那么同样一立方米体积，使用氧化铝空心球砖可以减轻炉体重量。

3、节省能源：氧化铝空心球制品热导系数低，可以起得很好的保温效果，减少热量散发，提高窑炉使用热效率，缩短生产周期从而起到节约能源的目的。

4、节省材料：要达到同样的使用温度，如使用重质砖其价格和氧化铝空心球砖价格相当，而且还需要相当可观的保温层耐火材料。若使用氧化铝空心球砖，不但会节省重质砖的使用量，更可节省保温层耐火材料。

 

四、氧化铝空心球制品的应用

 

       氧化铝空心球制品主要用于陶瓷、砂轮、耐火材料、冶金、化工、玻璃等工业各种高温窑炉的工作内衬和隔热衬，例如，石化工业的气化炉、造气炉、炭黑反应炉、冶金工业的加热炉和陶瓷工业的烧结炉以及高温硬质合金的中频感应炉、石英玻璃熔融炉等。

 

 

 

 

 

 

 

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