[科普中国]-熔融氧化铝

熔融氧化铝将经过焙烧的铝矾土或氧化铝(AI2O3)在电弧炉中加热到3600℃以上、熔融后所得的制品。应用于需耐磨的场合，如轴承和心轴等。

熔融净化原理熔融氧化铝又称电熔刚玉，它是以煅烧氧化铝或铝矾上为原料，经电弧炉在还原气氛下熔融并与金属和其它杂质分离，再经冷凝而制得。熔融氧化铝的主体原料为煅烧氧化铝或铝矾。以煅烧氧化铝作原料时，由于杂质量极少，在电弧内基本上不发生化学反应， 仅仅是AI2O3的熔化和α-Al2O3的析晶长大过程。但是以天然铝矾上作原料时则不然， 除AI2O3外， 铝矾.上中还含有SiO2、TiO2、 Fe2O3、CaO、MgO和K2O等杂质。电熔铝矾上制取刚长的过程就是将AI2O3以外的其它氧化物予以还原成金属合余而分离除去，是一个熔触净化过程。1

电熔白刚玉现在通常所说的“熔融氧化铝”一般是指“电熔白刚玉”。它是以煅烧氧化铝或工业氧化铝为原料，在电弧炉内高温熔化而成，AI2O3≥99%， 白色，块料，显气孔率6%~10%，主晶相为α-Al2O3，晶体为长条形和菱形，而且往往呈骸状晶体。由于原料很纯， 在电炉作业中不发生化学反应， 但熔融液体的温度、冷却速度等对块料的结构有很大的影响。在均质方面，重要的是获得尽可能致密的块料。原料中的Na2O凝固时形成β-AI2O3，容易集中在块料的中央部位，会对耐火材料、研磨材料带米不利影响，所以必须注意原料中Na2O的含量。此外，块料中尚有少量的霞石玻璃相等。2

电熔棕刚玉棕刚玉是以天然铝矾土为原料，以碳素(主要是焦炭)为还原剂，同时加入铁屑为沉降剂(澄清剂)，以形成硅铁沉于电炉炉底，棕刚玉呈棕褐色。矿物组成以α-Al2O3为主，晶体形状中心部分为菱形、厚板形和带有裂纹的颗粒，周边有较多的氧化硅、氧化钙熔体结晶，呈长板状，最粗大晶粒呈骸状片晶。由于杂质尚未完全除去，因此棕刚玉中还含有六铝酸钙、钙斜长石、尖晶石、金红石等次晶相以及玻璃相、铁合余和固溶体等。棕刚玉的色调在很大程度上依赖于残存在制品中的氧化钛。棕刚玉主要用做磨料。近年来已用做大、中型高炉出铁沟浇注料和出铁无水炮泥的骨料以及制造普通刚玉砖(包括高铝碳化硅砖)的原料。

亚白刚玉又称铝矾土基电熔刚玉或高铝刚玉，实际上是铝矾士基的致密电熔刚玉。它是在还原气氛和控制条件下电熔特级或一级铝矾土而制得的，熔融时加入还原剂(碳)、沉降剂(铁屑)及脱碳剂(铁鳞)。在冶炼中、前期以过量的还原剂将TiO2还原除去，在冶炼后期再加入脱碳剂或吹氧以除去过量的碳，从而得到业白色的电熔刚玉。其理化指标与致密电熔刚玉相当，颜色也接近，通常AI2O3含量大于98%，显气孔率小于4%；刚玉结晶一般为粒状，尺寸1~15mm；主要杂质矿物为六铝酸钙、金红石、钛酸铝及其固溶体。但在矿物组成中含有较高的钛化物，热膨胀系数较致密电熔刚长高。它的应用前主要是在不定型耐火材料及AI2O3-SiC-C砖中替代致密电熔刚玉，替代量可达25%~50%。应用时应控制C含量，一般应≤0.14%。在定型耐火材料中使用时，尚应控制铁磁性物含量，以免砖表面产生黑斑。

俄罗斯以天然铝矾上直接电熔制成的刚玉，AI2O3含量98. 25%，其价格比用工业氧化铝熔触的低25%-30%，电耗减少2/3，并利用此种原料制成了AI2O3含量为95%和90%的刚玉砖。我国洛阳耐火材料研究院李再耕教授等人在“八五”期间也完成了用铝矾上直接电熔制取AI2O3含量≥98.5%刚玉的研究，生产出AI2O3含量≥98.0%的I型亚白刚玉和AI2O3含量≥98.5%的II型刚玉，走出了一条我国独特的制取较高纯度刚玉的新途径。亚白刚玉是一种十分有发展前途的耐火原料。1

本词条内容贡献者为:

侯传涛 - 副教授 - 青岛大学