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氧化鋁空心球的生產(chǎn)與使用
氧化鋁空心球是以工業(yè)氧化鋁為原料經(jīng)電弧爐高溫熔融、熔體經(jīng)壓縮空氣噴吹而制得的一種空心球狀物。以氧化鋁細粉為原料制成的高純氧化鋁空心球制品具有優(yōu)良的隔熱保溫性能及耐高溫性能，使用溫度可高達1800℃以上，可廣泛用于不直接接觸高溫熔體的高溫窯爐的內(nèi)襯，也可以用于高溫窯爐的保溫層材料。
氧化鋁空心球制品中由于骨料及基質(zhì)礦相組成均為剛玉相，熱膨脹率較大，導(dǎo)致氧化鋁空心球制品的熱穩(wěn)定性較差，大大影響了氧化鋁空心球制品的使用壽命，特別是在溫度波動較大的環(huán)境中使用易發(fā)生開裂、剝落，使用壽命短，很難滿足高溫或超高溫間歇式窯爐的使用要求。然而1700℃以下的莫來石結(jié)合氧化鋁空心球制品和使用1800℃以上的高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球制品，能夠滿足不同使用條件高溫窯爐的需求。
工業(yè)窯爐對氧化鋁空心球制品性能的要求：1、有足夠的耐火度，在最高使用溫度下不發(fā)生熔化或軟化；2、在最高使用溫度下，具有足夠的高溫機械強度；3、在高溫下體積穩(wěn)定；4、在溫度急劇變化時不發(fā)生破裂和剝落；5、在高溫下能承受爐內(nèi)氣氛或材料的侵蝕；6、在高溫下有良好的絕緣性能；7、能保溫，使向外界散失的熱量較少。
一、低溫型氧化鋁空心球制品
普通的高純氧化鋁空心球制品由于氧化鋁空心球骨料顆粒呈球面，顆粒之間點結(jié)合，不能形成網(wǎng)絡(luò)交錯，相互鑲嵌的高強結(jié)構(gòu)，顆粒之間的結(jié)合力較差，再加上普通氧化鋁空心球制品的基質(zhì)相是剛玉，導(dǎo)致該產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性較差，大大影響氧化鋁空心球制品的使用壽命。研究顯示，氧化鋁空心球制品中引入膨脹系數(shù)較小的第二相莫來石相可以有效地改善制品的熱穩(wěn)定性，在基質(zhì)中引入氧化硅、粘土等微粉來代替 部分燒結(jié)氧化鋁微粉，使得基質(zhì)內(nèi)莫來石化，莫來石結(jié)合相的引入能大大提高了氧化鋁空心球制品的熱穩(wěn)定性，但隨雜質(zhì)引入也降低了其最高使用溫度。
原料對制品的高溫使用性能影響很大，因此在生產(chǎn)氧化鋁空心球制品的過程中對原料的要求非常嚴格，盡量減少R2O，RO，F(xiàn)e2O3，TiO2等含量。
二、高溫型氧化鋁空心球制品
采用的是3~0.2mm的氧化鋁空心球及鎂氧化鋁空心球作為骨料，以燒結(jié)氧化鋁微粉和含氧化鎂的添加物為基質(zhì)。研究表明，普通高純氧化鋁空心球制品的基質(zhì)部分主要組成為剛玉，剛玉的熱膨脹系數(shù)較大，這是導(dǎo)致該材料熱震穩(wěn)定性差的主要原因之一。通過引入熱膨脹系數(shù)較小的第二相來構(gòu)成復(fù)合材料，利用兩者之間膨脹系數(shù)失配造成的微裂紋，改善耐火材料的抗熱沖擊性能，從而有效地提高氧化鋁空心球制品的熱震性能。通過在基質(zhì)中引入適量的氧化鎂，使其在燒成過程中原位反應(yīng)生成平均線膨脹系數(shù)較小的第二相。兩者之間的膨脹系數(shù)失配會造成微裂紋，可有效地緩沖吸收溫度波動產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而提高氧化鋁空心球制品的抗熱震性能。
另一個影響氧化鋁空心球制品抗熱震性的原因是結(jié)構(gòu)的致密程度，含有氧化鎂的氧化鋁空心球制品中，基質(zhì)要發(fā)生尖晶石化反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹。
三、氧化鋁空心球制品的優(yōu)勢
1、耐高溫：使用溫度可達1800℃，熱穩(wěn)定性好，重?zé)�變化率小，使用更長久。
2、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減輕爐體重量：現(xiàn)在使用高溫材料都屬于重質(zhì)磚，其體積密度大于氧化鋁空心球磚的體積密度，那么同樣一立方米體積，使用氧化鋁空心球磚可以減輕爐體重量。
3、節(jié)省能源：氧化鋁空心球制品熱導(dǎo)系數(shù)低，可以起得很好的保溫效果，減少熱量散發(fā)，提高窯爐使用熱效率，縮短生產(chǎn)周期從而起到節(jié)約能源的目的。
4、節(jié)省材料：要達到同樣的使用溫度，如使用重質(zhì)磚其價格和氧化鋁空心球磚價格相當(dāng)，而且還需要相當(dāng)可觀的保溫層耐火材料。若使用氧化鋁空心球磚，不但會節(jié)省重質(zhì)磚的使用量，更可節(jié)省保溫層耐火材料。
四、氧化鋁空心球制品的應(yīng)用
氧化鋁空心球制品主要用于陶瓷、砂輪、耐火材料、冶金、化工、玻璃等工業(yè)各種高溫窯爐的工作內(nèi)襯和隔熱襯，例如，石化工業(yè)的氣化爐、造氣爐、炭黑反應(yīng)爐、冶金工業(yè)的加熱爐和陶瓷工業(yè)的燒結(jié)爐以及高溫硬質(zhì)合金的中頻感應(yīng)爐、石英玻璃熔融爐等。
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