什么是莫来石?

  莫来石是以3Al₂O₃·2SiO₂结晶相为主要成分的耐火原料。莫来石分为天然莫来石和人工合成莫来石两类。天然莫来石很少，一般采用人工合成。

  莫来石的化学成分为Al₂O₃71.8%，SiO₂28.2%。矿物结构为斜方晶系，晶体呈长柱状、针状、链状排列，针状莫来石在制品中互相穿插构成坚固的骨架。莫来石分成3种类型：α-莫来石，相当于纯3Al₂O₃·2SiO₂，简称3:2型;β-莫来石，固溶有过剩三氧化二铝，晶格略显膨胀，简称2:1型;γ-莫来石，固溶有少量氧化钛和三氧化二铁。莫来石化学性质稳定，不溶于氢氟酸。其密度为3.03g/cm3，莫氏硬度6-7，熔点1870℃，热导率(1000℃)为13.8W/(m.K)，线膨胀系数(20-1000℃)为5.3*10⁻⁶/℃，弹性模量1.47*101oPa。

  由于莫来石具有良好的高温力学、高温热学性能，因此，合成莫来石及其制品具有密度和纯度较高，高温结构强度高，高温蠕变率低，热膨胀率小，抗化学侵蚀性强，抗热震等优点。

  评价莫来石质量水平的关键指标是莫来石的相组成和致密度。

  莫来石的合成方法可分为烧结法和电熔法，烧结法按照原料制备的方式又有干法和湿法之分，干法工艺是将配料共同粉磨，经压球或压坯后用回转窑或隧道窑烧成;湿法工艺是将配合料加水磨成料浆，再压滤脱水成为泥饼，真空挤泥成为泥段或泥坯再经烧成。

  电熔法是将配合料加入到电弧炉中，在电弧形成的高温中熔融，冷却析晶而成，采用天然原料配料时(如铝矾土等)可不经粉磨直接将块状原料破碎至<1.5mm的颗粒即可，再与其他粉状原料在混合机中混合均匀。

  烧结合成莫来石一般在1650~1700℃下进行。影响烧结法合成莫来石的主要工艺因素是原料的纯度、原料的细度和煅烧温度。烧结法合成莫来石主要依靠Al₂O₃和SiO2间的固相反应来完成，因此提高原料的分散度，将会加速固相反应的进程。特别是<8μm的微粒，对合成莫来石的形成和烧结作用很大。可见原料充分混合细磨，是促使合成莫来石的固相反应充分进行的重要工艺条件。莫来石一般在1200℃即开始生成，到1650℃时终止。此时呈微晶状，当温度超过1700℃时结晶发育好。由此可知，燃烧温度直接影响莫来石的形成和晶体的发育。因此，加热到一定的烧成温度并延长一定的保温时间，是合成莫来石的必要条件。合成莫来石所用原料的纯净度要求很严格，少量杂质成分就会降低莫来石的含量。在工业生产中，不可避免地要带入各种杂质，主要有Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、Na₂O·K₂O,其中危害最大的是Na₂O、K₂O,它们抑制莫来石的形成，并导致大量的富硅玻璃相的产生，降低莫来石含量。Fe₂O₃会延缓莫来石化的进程，并增加玻璃相的数量。当TiO₂少量存在时，部分Ti离子进入莫来石晶格形成固溶体，促进莫来石的形成和晶体发育长大，当TiO2含量过高时，则仍起熔剂作用。

  电熔莫来石是将配合料在电弧炉中熔融，莫来石从熔体中冷却析晶而制得，其析晶过程与Al₂O₃-SiO₂系统相图的析晶过程相似。当配合料的Al₂O₃高于莫来石中的理论组成71.8%时，形成溶有过剩Al₂O₃的莫来石固溶体即β-莫来石，只有Al₂O₃>80%时才会出现刚玉相。电熔莫来石的矿相组成一般为莫来石晶体和玻璃相。我国电熔莫来石行业标准YB/T104-2004“电熔莫来石”将电熔莫来石产品按Al₂O₃含量分为DM-1和DM-2两个牌号，有关技术条件可以见相应的国家标准。与烧结莫来石相比较，电熔莫来石晶体发育完善晶粒大、缺陷少，晶体尺寸是烧结莫来石的数百倍，因此高温力学性能和抗侵蚀性都相对要好。