什么是莫來石?
莫來石是以3Al₂O₃·2SiO₂結(jié)晶相為主要成分的耐火原料。莫來石分為天然莫來石和人工合成莫來石兩類。天然莫來石很少，一般采用人工合成。
莫來石的化學成分為Al₂O₃71.8%，SiO₂28.2%。礦物結(jié)構(gòu)為斜方晶系，晶體呈長柱狀、針狀、鏈狀排列，針狀莫來石在制品中互相穿插構(gòu)成堅固的骨架。莫來石分成3種類型：α-莫來石，相當于純3Al₂O₃·2SiO₂，簡稱3:2型;β-莫來石，固溶有過剩三氧化二鋁，晶格略顯膨脹，簡稱2:1型;γ-莫來石，固溶有少量氧化鈦和三氧化二鐵。莫來石化學性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于氫氟酸。其密度為3.03g/cm3，莫氏硬度6-7，熔點1870℃，熱導率(1000℃)為13.8W/(m.K)，線膨脹系數(shù)(20-1000℃)為5.3*10⁻⁶/℃，彈性模量1.47*101oPa。
由于莫來石具有良好的高溫力學、高溫熱學性能，因此，合成莫來石及其制品具有密度和純度較高，高溫結(jié)構(gòu)強度高，高溫蠕變率低，熱膨脹率小，抗化學侵蝕性強，抗熱震等優(yōu)點。
評價莫來石質(zhì)量水平的關(guān)鍵指標是莫來石的相組成和致密度。
莫來石的合成方法可分為燒結(jié)法和電熔法，燒結(jié)法按照原料制備的方式又有干法和濕法之分，干法工藝是將配料共同粉磨，經(jīng)壓球或壓坯后用回轉(zhuǎn)窯或隧道窯燒成;濕法工藝是將配合料加水磨成料漿，再壓濾脫水成為泥餅，真空擠泥成為泥段或泥坯再經(jīng)燒成。
電熔法是將配合料加入到電弧爐中，在電弧形成的高溫中熔融，冷卻析晶而成，采用天然原料配料時(如鋁礬土等)可不經(jīng)粉磨直接將塊狀原料破碎至<1.5mm的顆粒即可，再與其他粉狀原料在混合機中混合均勻。
燒結(jié)合成莫來石一般在1650~1700℃下進行。影響燒結(jié)法合成莫來石的主要工藝因素是原料的純度、原料的細度和煅燒溫度。燒結(jié)法合成莫來石主要依靠Al₂O₃和SiO2間的固相反應(yīng)來完成，因此提高原料的分散度，將會加速固相反應(yīng)的進程。特別是<8μm的微粒，對合成莫來石的形成和燒結(jié)作用很大。可見原料充分混合細磨，是促使合成莫來石的固相反應(yīng)充分進行的重要工藝條件。莫來石一般在1200℃即開始生成，到1650℃時終止。此時呈微晶狀，當溫度超過1700℃時結(jié)晶發(fā)育好。由此可知，燃燒溫度直接影響莫來石的形成和晶體的發(fā)育。因此，加熱到一定的燒成溫度并延長一定的保溫時間，是合成莫來石的必要條件。合成莫來石所用原料的純凈度要求很嚴格，少量雜質(zhì)成分就會降低莫來石的含量。在工業(yè)生產(chǎn)中，不可避免地要帶入各種雜質(zhì)，主要有Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、Na₂O·K₂O,其中危害最大的是Na₂O、K₂O,它們抑制莫來石的形成，并導致大量的富硅玻璃相的產(chǎn)生，降低莫來石含量。Fe₂O₃會延緩莫來石化的進程，并增加玻璃相的數(shù)量。當TiO₂少量存在時，部分Ti離子進入莫來石晶格形成固溶體，促進莫來石的形成和晶體發(fā)育長大，當TiO2含量過高時，則仍起熔劑作用。
電熔莫來石是將配合料在電弧爐中熔融，莫來石從熔體中冷卻析晶而制得，其析晶過程與Al₂O₃-SiO₂系統(tǒng)相圖的析晶過程相似。當配合料的Al₂O₃高于莫來石中的理論組成71.8%時，形成溶有過剩Al₂O₃的莫來石固溶體即β-莫來石，只有Al₂O₃>80%時才會出現(xiàn)剛玉相。電熔莫來石的礦相組成一般為莫來石晶體和玻璃相。我國電熔莫來石行業(yè)標準YB/T104-2004“電熔莫來石”將電熔莫來石產(chǎn)品按Al₂O₃含量分為DM-1和DM-2兩個牌號，有關(guān)技術(shù)條件可以見相應(yīng)的國家標準。與燒結(jié)莫來石相比較，電熔莫來石晶體發(fā)育完善晶粒大、缺陷少，晶體尺寸是燒結(jié)莫來石的數(shù)百倍，因此高溫力學性能和抗侵蝕性都相對要好。
