红柱石是一种无水铝硅酸盐矿物,处于含w(Al2O3)=37%的高岭土耐火材料和含w(Al2O3)=80~90%的铝矾土耐火材料之间,属于中等含铝的铝硅酸盐耐火材料范围。红柱石具有高温体积稳定性、耐熔性和易转变为莫来石的性能,且原料本身不需要煅烧,因此,红柱石材料在对抗热震性与高温强度要求高的领域有很好的应用效果。
2.2耐火砖
红柱石不仅可以应用在不定形耐火材料中,还可以应用在定形的、经过烧结后使用的耐火砖当中。采用红柱石为原料制备的耐火砖具有体积稳定、荷重软化点高、抗蠕变性好、抗热震性高、抗CO侵蚀性高及热导率低等特点。
陈希来等以电煅无烟煤、鳞片石墨、棕刚玉粉、红柱石粉和Si粉为原料,以液态热固性酚醛树脂为结合剂,制备了高炉炭砖。通过在炭砖引入红柱石粉,部分或全部替代刚玉细粉,研究了不同红柱石加入量的焙烧炭砖的孔径分布及热导率。结果表明:炭砖的气孔孔径分布受红柱石的分解和SiC生成量共同影响。其提高微孔化的机理是:引入的红柱石在℃开始原位分解可提高微孔化,同时红柱石有利于SiC晶须数量增多,促进了炭砖的微孔化。此外,红柱石粉的加入也能降低炭砖的热导率。
曹建湘等研究了红柱石砖在铅锌密闭鼓风炉上的应用。将红柱石砖在铅锌密闭鼓风炉炉身上进行试验,3年后的使用结果表明:红柱石砖具有优良的抗热震性、高温强度等,满足了炉身的使用要求,延长了鼓风炉的使用寿命,达到了提高鼓风炉作业率,降低生产成本,提高产量的目的。
徐勇等以莫来石M40(一种莫来石-高硅氧玻璃材料)和红柱石为原料,以硅溶胶为结合剂,制备了莫来石-高硅氧玻璃复相耐火材料。结果表明:在相同的热处理温度下,随着红柱石细粉加入量的增加,莫来石-高硅氧玻璃材料的线收缩率减小,显气孔率增大,体积密度下降或基本保持不变,耐压强度逐渐增大;在红柱石细粉加入量相同的情况下,随着热处理温度的升高,材料的线收缩率增大,显气孔率下降,体积密度增大,耐压强度升高。在莫来石-高硅氧玻璃材料中引入不同含量或粒度的红柱石均可以提高材料的荷重软化温度;随着红柱石细粉加入量的增加,材料的荷重软化温度提高;使用粗颗粒红柱石或提高烧成温度均可使材料的荷重软化温度提高。
2.4陶瓷
红柱石可以作为原料被广泛应用于先进陶瓷的制备当中。
白志民等以w(石英)=30%,w(高岭土)=40%,w(碱性长石)=30%为基本配方,并在其中分别添加w(红柱石)=10%,20%和30%组成新的配方,研究了红柱石加入量对三组分陶瓷烧成体抗折强度、硬度、密度、吸水率等物理性能的影响。结果表明:烧结温度大于℃时,随着红柱石加入量的增大,材料的抗折强度提高,表观密度增大,硬度也增大,烧成收缩率减小,提高了材料的体积稳定性,有利于高温烧成条件下制备低收缩的高强度陶瓷材料。但随着红柱石加入量的增大,材料的吸水率略微增大。烧成收缩率与抗折强度呈正相关关系,与吸水率呈负相关关系。
刘孟以SiC、Si3N4、红柱石、钾长石、锂辉石、钠长石、苏州土和广西石英为原料,经过无压烧结,分别制备出了红柱石结合SiC材料和Si3N4结合SiC材料,作为塔式太阳能热发电用吸热陶瓷。结果表明:该陶瓷可以发挥储热的功能,能在太阳能不足的情况下提供一定时间间隔的加热空气,在没有空气流入的情形下,SiC泡沫陶瓷吸收体吸收的辐射能全部转化为自身热容量,提高自身温度进行显然储热,适用于空气吸热器的启动阶段。
郭兴忠等以红柱石、刚玉、莫来石、硅微粉、铝微粉为原料,以硅溶胶为结合剂,制备了红柱石-刚玉-莫来石复相陶瓷。结果表明:随着烧成温度的提高,材料的体积密度、抗折强度和耐压强度均呈先增大后减小的变化规律,显气孔率先减小后增大。当经过℃烧成后,红柱石-刚玉-莫来石复相陶瓷具有最佳的性能,此时红柱石转变为针状和柱状莫来石,改善了复相陶瓷的烧成性能,提高了材料的力学性能和热学性能。
宋希文等以高铝矾土、莫来石、黏土、硅线石、红柱石和蓝晶石为主要原料,用挤出成型法制备了高温工业炉窑蓄热式换热器用莫来石质蜂窝陶瓷。结果表明:由于在蜂窝陶瓷中引入了蓝晶石、红柱石和硅线石,三石在莫来石化工程中产生了微裂纹,提高了材料的抗热震性能。此外,材料的常温耐压强度为61MPa,荷重软化温度为℃,耐火度为℃,这些性能已经达到了蓄热式换热器的要求。