氧化鋁空心球磚是使用比較廣泛的一種高溫隔熱材料，具有較好的耐高溫性能及保溫隔熱性，在高溫窯爐中起保溫和隔熱的作用。但由于氧化鋁空心球骨料和基質(zhì)主要礦相組成均為剛玉相，熱膨脹系數(shù)大，使氧化鋁空心球磚抗熱震性較差，造成高溫窯爐開裂剝落，壽命大幅下降。尤其在間歇性窯爐上的使用，極大影響壽命。因此，本研究主要通過添加富含 SiO2 的原料，針對提高氧化鋁空心球的抗熱震穩(wěn)定性進行了試驗探討。
一：產(chǎn)品試制
在分析進口高抗熱震性氧化鋁空心球磚成分和性能的基礎(chǔ)上，改進氧化鋁空心球磚原料配比和生產(chǎn)工藝，研制出具有較高熱震穩(wěn)定性的氧化鋁空心球磚。該產(chǎn)品在較高的溫度下使用，可以更好地適應(yīng)爐內(nèi)的溫度變化，在燒制過程中可以經(jīng)受得住爐內(nèi)快速氣流的沖刷。
正常情況下氧化鋁空心球產(chǎn)品的主要原料是Al2O3，再配以5%左右的輔料。基質(zhì)原料是a－Al2O3，這種基質(zhì)料生產(chǎn)出來的空心球熱震穩(wěn)定性相對不高。為此，采取骨料成分不變，基質(zhì)料中加入富含SiO2 的原料添加物P，成型干燥后燒制，使基質(zhì)料中的一部分形成一定數(shù)量的莫來石相，部分莫來石相代替部分剛玉相，可極大提高空心球產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性能；添加物 P 是一種三石類原料，部分添加物 P 在燒成過程中發(fā)生分解形成莫來石和SiO2，多余的SiO2 與基質(zhì)料中的 a－Al2O3 產(chǎn)生二次莫來石化反應(yīng)，同時少部分未分解添加物 P 也起到改善基質(zhì)的作用，可以提高制品的熱震穩(wěn)定性。綜合考慮，制定Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 4 種配比方案，通過性能等比較找出最優(yōu)原料配比。試驗原料成分見表 1。氧化鋁空心球磚試驗配比表 2。
二：生產(chǎn)工藝控制
按照設(shè)計的配比，把結(jié)合劑以及適量的黏土打成泥漿，再將a－Al2O3微粉、添加劑P以及剩余所有原料按照氧化鋁空心球－泥漿一預(yù)混合粉的順序?qū)⒃弦来畏湃敕氰F質(zhì)容器中進行預(yù)混合備用，并將這些原料攪拌均勻。 將原料攪拌均勻后進行成型、干燥。首先將攪拌均勻的原料用 200 mm×110 mm×60 mm 木模通過震動的方式成型，自然放置24 h后，再將其放入隧道干燥器中經(jīng)過110 ℃、24 h 干燥后。再進行燒制，在24 h內(nèi)溫度由室溫加熱至 800 ℃，再在 12 h 內(nèi)由 800 ℃加熱至 1 600 ℃，保溫12 h；冷卻48 h。按相關(guān)標準檢驗表面以及外形尺寸，合格率要求 99%以上。
三：試制產(chǎn)品性能分析
將4 種原料配比分別進行20 多次試驗，對生產(chǎn)出來的樣品進行理化指標檢驗，結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，試驗中按照D 配方生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有較高的抗熱震性能，表面光滑整潔，外形無任何缺陷，在經(jīng)過高溫加熱時不易產(chǎn)生變形，穩(wěn)定性較好，從而最終確定了這種高抗熱震性氧化鋁空心球磚的原料配比。D 配比試制產(chǎn)品的理化指標如表3 所示。檢測數(shù)據(jù)表明，試制產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性能較好。
四：結(jié)論
通過改善氧化鋁空心球磚的原料基質(zhì)成分，使其產(chǎn)生莫來石相，進一步提高該產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性 和常溫耐壓強度，提高了產(chǎn)品的性能。試制產(chǎn)品的常溫耐壓強度為 24.7 MPa，熱震穩(wěn)定性 （1 100 ℃、水冷）超過 22 次，而原來僅為 9 次。按此比例生產(chǎn)的高抗熱性氧化鋁空心球磚具有一定的發(fā)展空間。