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藍晶石族礦物的加熱變化

2017-09-26  來自: 南陽元昊礦產品公司 瀏覽次數:252

加熱變化是藍晶石族礦物的重要特征。藍晶石、紅柱石和硅線石在高溫下均不可逆地轉變為莫來石和SiO2。

在轉變的過程中伴有體積膨脹。藍晶石族礦物的Al2O3理論含量比莫來石低,因而莫來石含量的多少取決于原料中的Al2O3含量。理論上藍晶石族礦物全部轉化為莫來石后形成87.65%的莫來石和12.35的SiO2。實際上,精礦中的Al2O3含量比理論值低,其形成的莫來石量遠少于87.65%。

由于藍晶石族礦物在結構上的差異,其轉變為莫來石的溫度、速度和體積效應均不相同,轉化為莫來石的過程,形態及結晶方向也不同。

1) 藍晶石的莫來石化行為,在1100℃左右,藍晶石開始分解。1100~1300℃生成錐晶到微晶的莫來石。1300℃藍晶石顯著分解,有大量莫來石生成,并隨著溫度的升高,莫來石柱狀晶體增大、增多。1400℃時莫來石晶體形成致密的網絡結構。1450℃藍晶石已完全莫來石化,柱狀晶體明顯發育,藍晶石分解出來的SiO2在1450℃以方石英的形式存在。

由于藍晶石的體積密度(3.53~3.65g·cm-3)比莫來石(3.03g·cm-3)的大,在高溫下莫來石化的過程中必然伴隨著體積膨脹,藍晶石在不同溫度下的體積膨脹效應受其莫來石化的程度所制約。隨煅燒溫度的升高,藍晶石的膨脹效應可分為3個階段。

膨脹平緩期:1100~1300℃,此階段藍晶石的體積膨脹不大,藍晶石緩慢分解,莫來石化不完全,晶體微小。

膨脹劇化期:1100~1450℃,此階段體積膨脹很大,藍晶石快速分解,莫來石化漸趨完全。

膨脹下降期:高于1450℃,在此階段,藍晶石已完全分解,莫來石化已完成,晶體發育,相變階段結束,向燒結過渡,物料膨脹下降乃至產生收縮。

2)      紅柱石的莫來石化行為,紅柱石從1300℃開始分解,其最初的莫來石化從顆粒表面的邊緣進行,1350℃沿紅柱石長度方向明顯見到莫來石生長,但晶體細小。1400~1450℃是莫來石晶體發育長大,具有一定的方向性,平行于紅柱石晶面,至1500℃時,莫來石化完成,生成的SiO2玻璃相進入晶體間隙,在莫來石相間存在。1600℃時莫來石晶體發育明顯,常用見到(7~10)μm×(3~5)μm的柱狀晶體,莫來石具有方向性,玻璃相分散于莫來石晶體界面上,由于紅柱石莫來石化后生成的SiO2玻璃相包裹在莫來石晶體界面上或填充于莫來石晶??紫吨?,對莫來石有很好的潤濕作用,可使紅柱石相變引起的體積膨脹效應大大降低。

由于紅柱石的體積密度(3.10~3.30g·cm-3)比莫來石(3.03g·cm-3)的大,在高溫下莫來石化的過程中也伴隨有一定的體積膨脹。在1300~1500℃主要表現為膨脹,在1400℃時達最大值,表明紅柱石轉變為莫來石的數量急劇增多,相變占主導因素。當溫度升高至1600℃以上時,發生明顯收縮,這是由于燒結過程引起的致密化遠遠超過相變過程引起的體積膨脹的緣故。紅柱石的熱膨脹值遠遠小于藍晶石。顆粒較粗的紅柱石用作耐火材料的骨料時,利用其熱膨脹較小的特性,可不用將其煅燒面直接使用,因此紅柱石是一種節能型耐火原料。

3)   硅線石的莫來石化行為。硅線石在1400~1450℃時開始分解形成莫來石和SiO2,在1550℃時莫來石化明顯,至1650~1700℃硅線石完成莫來石化。

硅線石的密度(3.23~3.27g·cm-3)介于紅柱石和藍晶石之間,因此其莫來石化過程的熱膨脹值也介于兩者之間。

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