Einführung gängiger Formen und Synthesemethoden von Mullitmaterialien

1. Introduction of Mullite

Mullite is a refractory raw material with 3Al2O3.2SiO2 crystalline phase as the main component. Mullite is divided into two categories: natural mullite and synthetic mullite. Natural mullite is rare and is generally synthesized. The chemical composition of mullite is Al2O371.8%, SiO228.2%.
The mineral structure is rhombohedral crystal system, the crystals are long columnar, needle-like, chain-like arrangement, needle-like mullite interspersed in the product to form a strong skeleton.

Mullite firebrick is divided into 3 types.
α-mullite, equivalent to pure 3Al2O3-2SiO2, referred to as 3:2 type.
β-mullite, solid solution with excess Al2O3, slightly swollen character, referred to as 2:1 type.
γ-mullite, with a small amount of TiO2 and Fe2O3 in solid solution.
Mullite is chemically stable and insoluble in HF. its density is 3.03g/cm3, Mohs hardness 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, heating to a certain firing temperature and extending a certain holding time is necessary for the synthesis of mullite. The purity of the raw materials used in the synthesis of mullite bricks is very strict, and a small amount of impurity components will reduce the content of mullite.

In industrial production, it is inevitable to bring in a variety of impurities, to have Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, of which the most harmful is Na2O, K2O, they inhibit the formation of mullite, and lead to a large number of silica-rich glass phase, reducing the mullite content.
Fe2O3 will retard the process of mullitization and increase the amount of glassy phase. When TiO2 is present in small amount, 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-mullite, and the corundum phase appears only when Al2O3>80%.
Die Mineralphasenzusammensetzung von elektrogeschmolzenem Mullit besteht im Allgemeinen aus Mullitkristallen und einer Glasphase. Im Vergleich zu gesintertem Mullit, electrofused mullite has well-developed crystals, large grains, fewer defects, and crystal sizes hundreds of times larger than those of sintered mullite. daher, the high-temperature mechanical properties and erosion resistance are relatively better.

3. Common forms of Mullite

Mullite materials can be produced by direct synthesis of kaolinite, silica group minerals, aluminum hydroxide or alumina and silica.
Clay materials and alumina or silica group minerals and industrial alumina in the heating conditions F reaction to form primary and secondary mullite, primary mullite formed in the range of 1000 ~ 1200 ℃, further increase the temperature, so that the crystallization increases.
The formation of secondary mullite is usually completed at 1650°C. In order to produce dense mullite products, the two-step sintering method is commonly used.
Mullite has two crystalline forms: needle-like and prismatic. Needle mullite reinforced glass phase, material chemical composition phase, gleichzeitig, needle mullite material refractories than prismatic mullite material.
Kaolinite is heated quickly to above 1400°C to form needle-like mullite. Otherwise, slow heating to lower temperature forms prismatic mullite. Tubular morphology and spherical mullite have also been reported, the former presumably due to the tension caused by the incongruent size of silicon-oxygen and alumino-oxygen tetrahedra, and the latter, the so-called nitrogen-bearing mullite.
Mullite thermal expansion anisotropy characteristics make it has good thermal stability, advanced mullite material for the feeder parts, can be directly replaced without preheating to the operating feeder.