Pengenalan Bentuk Biasa Bahan Mullite dan Kaedah Sintesis

1. Pengenalan Mullite

Mullite ialah bahan mentah refraktori dengan fasa kristal 3Al2O3.2SiO2 sebagai komponen utama. Mullite terbahagi kepada dua kategori: mullite semulajadi dan mullite sintetik. Mullite semulajadi jarang berlaku dan biasanya disintesis. Komposisi kimia mullite ialah Al2O371.8%, SiO228.2%.
Struktur mineral ialah sistem kristal rhombohedral, hablur adalah kolumnar panjang, seperti jarum, susunan seperti rantai, mullite seperti jarum yang diselitkan dalam produk untuk membentuk rangka yang kuat.

Batu api mullite dibahagikan kepada 3 jenis.
α-mullite, bersamaan dengan 3Al2O3-2SiO2 tulen, dirujuk sebagai 3:2 taip.
β-mullite, larutan pepejal dengan lebihan Al2O3, watak sedikit bengkak, dirujuk sebagai 2:1 taip.
c-mullite, dengan sedikit TiO2 dan Fe2O3 dalam larutan pepejal.
Mullite secara kimia stabil dan tidak larut dalam HF. ketumpatannya ialah 3.03g/cm3, Kekerasan Mohs 6~7, takat lebur 1870 ℃, kekonduksian terma (1000℃) ialah 13.8W/(m-K), pekali pengembangan linear (20~1000 ℃) ialah 5.3×10-6℃, modulus keanjalan 1.47×1010Pa.
Mullite mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi dan suhu tinggi yang baik, jadi bata refraktori mullite sintetik dan produk mereka mempunyai kelebihan ketumpatan dan ketulenan tinggi, kekuatan struktur yang tinggi pada suhu tinggi, kadar rayapan rendah pada suhu tinggi, kadar pengembangan haba yang kecil, rintangan yang kuat terhadap hakisan kimia, dan rintangan kejutan haba yang baik.

2. Kaedah Sintesis Mullite

Kaedah sintesis mullite boleh dibahagikan kepada kaedah pensinteran dan kaedah elektrofusi. Kaedah pensinteran mengikut cara penyediaan bahan mentah dan ada kaedah kering dan basah, proses kering bahan dikisar bersama, selepas bebola atau bilet menekan dengan tanur berputar atau pembakaran tanur terowong.
Proses basah adalah untuk menambah air ke dalam sebatian dan mengisarnya menjadi buburan, kemudian tekan dan toskan ia menjadi kuih lumpur, penyemperitan vakum ke bahagian lumpur atau bilet lumpur dan kemudian dipecat.

Kaedah pelakuran elektrik adalah untuk menambah sebatian pada relau arka elektrik, cair dalam suhu tinggi yang dibentuk oleh arka elektrik, kristal pemendakan penyejukan yang diperbuat daripada bahan mentah semula jadi (seperti bauksit, dan lain-lain.). Boleh dihancurkan terus ke <1.5zarah mm tanpa pengisaran, dan kemudian dicampur dengan bahan mentah serbuk lain dalam pengadun.

Sintesis pensinteran mullite biasanya dijalankan pada 1650 ~ 1700 ℃. Faktor proses utama yang mempengaruhi sintesis mullite dengan pensinteran ialah ketulenan bahan mentah, kehalusan bahan mentah dan suhu pengkalsinan.
Sintesis pensinteran podzolit terutamanya bergantung pada tindak balas fasa pepejal antara Al2O3 dan SiO2 untuk melengkapkan, jadi meningkatkan penyebaran bahan mentah akan mempercepatkan proses tindak balas homogen. Terutamanya <8zarah μm memainkan peranan yang besar dalam pembentukan dan pensinteran mullite sintetik. Dapat dilihat bahawa bahan mentahnya cukup dicampur dengan pengisaran halus, adalah untuk menggalakkan sintesis mullite tindak balas fasa pepejal adalah keadaan proses yang penting.
Mullite biasanya dijana pada 1200 ℃ dan ditamatkan pada 1650 ℃. Pada masa ini adalah produk mikro, apabila suhu melebihi 1700 ℃ apabila penghabluran berkembang dengan baik. Dapat dilihat bahawa suhu pembakaran secara langsung mempengaruhi pembentukan mullite dan perkembangan kristal.
Oleh itu, pemanasan kepada suhu pembakaran tertentu dan memanjangkan masa penahanan tertentu adalah perlu untuk sintesis mullite. Ketulenan bahan mentah yang digunakan dalam sintesis bata mullite sangat ketat, dan sedikit komponen kekotoran akan mengurangkan kandungan mullite.

Dalam pengeluaran perindustrian, tidak dapat dielakkan untuk membawa pelbagai kekotoran, mempunyai Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, yang paling berbahaya ialah Na2O, K2O, mereka menghalang pembentukan mullite, dan membawa kepada sejumlah besar fasa kaca yang kaya dengan silika, mengurangkan kandungan mullite.
Fe2O3 akan melambatkan proses penggandaan dan meningkatkan jumlah fasa berkaca. Apabila TiO2 hadir dalam jumlah yang kecil, beberapa ion Ti memasuki kekisi mullite untuk membentuk larutan pepejal dan menggalakkan pembentukan pembangunan dan pertumbuhan mullite dan kristal, dan apabila kandungan TiO2 terlalu tinggi, ia masih memainkan peranan sebagai agen lebur.
Bata mullite gabungan elektrik dileburkan dalam relau arka elektrik, mullite daripada kristal pemendakan penyejuk cair dan dibuat, proses hablur pemendakan dan rajah fasa sistem Al2O3-SiO2 serupa dengan proses hablur pemendakan. Apabila Al2O3 bahan mengawan lebih tinggi daripada 71.8% daripada kumpulan teori dalam mullite, larutan pepejal mullit dengan lebihan Al2O3 terlarut terbentuk, i.e. β-mullite, and the corundum phase appears only when Al2O3>80%.
Komposisi fasa mineral mullit berelektrofusi secara amnya adalah kristal mullit dan fasa kaca. Berbanding dengan mullite tersinter, electrofused mullite mempunyai kristal yang berkembang dengan baik, bijirin besar, lebih sedikit kecacatan, dan saiz kristal ratusan kali lebih besar daripada saiz mullite tersinter. Oleh itu, sifat mekanikal suhu tinggi dan rintangan hakisan adalah lebih baik.

3. Bentuk umum Mullite

Bahan mullit boleh dihasilkan melalui sintesis langsung kaolinit, mineral kumpulan silika, aluminium hidroksida atau alumina dan silika.
Bahan tanah liat dan alumina atau mineral kumpulan silika dan alumina industri dalam keadaan pemanasan F tindak balas untuk membentuk mullit primer dan sekunder, mullite primer yang terbentuk dalam julat 1000 ~ 1200 ℃, meningkatkan lagi suhu, supaya penghabluran meningkat.
Pembentukan mullite sekunder biasanya selesai pada 1650°C. Untuk menghasilkan produk mullite yang padat, kaedah pensinteran dua langkah biasanya digunakan.
Mullite mempunyai dua bentuk kristal: seperti jarum dan prismatik. Fasa kaca bertetulang jarum mullite, fasa komposisi kimia bahan, pada masa yang sama, jarum bahan refraktori mullite daripada bahan mullit prismatik.
Kaolinit dipanaskan dengan cepat hingga melebihi 1400°C untuk membentuk mullit seperti jarum. Jika tidak, pemanasan perlahan kepada suhu yang lebih rendah membentuk mullit prismatik. Morfologi tiub dan mullite sfera juga telah dilaporkan, yang pertama mungkin disebabkan oleh ketegangan yang disebabkan oleh saiz tetrahedra silikon-oksigen dan alumino-oksigen yang tidak selaras, dan yang terakhir, yang dipanggil mullite yang mengandungi nitrogen.
Ciri-ciri anisotropi pengembangan terma Mullite menjadikannya mempunyai kestabilan haba yang baik, bahan mullite termaju untuk bahagian penyuap, boleh diganti terus tanpa memanaskan penyuap operasi.