William L. Headrick,
Missouri Refractories Co., Inc.，前密苏里大学罗拉分校
合著者
Dilip Jain，美国蓝晶石矿业有限公司
Musa Karakus，密苏里大学罗拉分校
参与机构
西弗吉尼亚大学（WVU）：金属材料的腐蚀与评估，GI/GL中的渣料积聚/腐蚀
密苏里大学罗拉分校（UMR）：熔融金属应用耐火材料的选择与配方，腐蚀测试和事后分析
橡树岭国家实验室（ORNL）：设计、有限元分析（FEA）建模和热物理性质测量
行业参与者耐火材料制造商、特殊金属冶炼厂、铝冶炼厂、钢铁制造商
摘要
微米级蓝晶石是从弗吉尼亚蓝晶石中提取的一种新原料。其平均粒度小于5微米，因此可用于有效增加自流和可振动浇注料的超细粉浓度。尤其适用于二次铝制品制造业中使用的可浇注料。密苏里大学罗拉分校的研究表明，蓝晶石比二氧化硅、莫来石和铝土矿更能抵抗铝的侵蚀。此外，他们还发现使用硅灰作为超细添加剂和助流剂会加速与熔融铝的反应。本文对比了微粉化蓝晶石与硅灰的特性。建议将微米级蓝晶石用作超细硅和氧化铝添加剂的部分或全部替代品。
引言
参考文献：M. Karakus、W. L. Headrick和E. Feiner，“铝熔炉失效分析”，第135-156页，收录在《整体耐火材料：进展、设备与“繁荣”》，第41届耐火材料研讨会，美国陶瓷学会，2005年3月30日至31日，圣路易斯。
Musa Karakus，密苏里大学罗拉分校的研究发现，在所有耐火晶粒中，蓝晶石晶体受到熔融铝的侵蚀程度最小。
Aluminum Attack Findings
铝侵蚀发现
- 耐火填料的纯度和类型（烧结或单晶）在减少熔融铝对耐火团聚体侵蚀方面起着重要作用。
- 硅灰是铝侵蚀的初始途径。
- 所有由铝土矿衍生的氧化铝团聚体都因富含Fe-Ti和K-Na的玻璃质晶界基体而被熔融铝破坏。
- 观察到莫来石团聚体的选择性还原现象。
- 观察到单个蓝晶石颗粒不受浇铸件中熔融金属渗透的影响。
使用微米级蓝晶石开发浇铸件
1. 通过用微米级蓝晶石部分替代硅灰来制备浇铸件，以保持流动性。
2. 用蓝晶石替代铝矾土、片状、燧石粘土或莫来石细粉。
样品
• 微米级蓝晶石，蓝晶石矿业
• ES 900 W批次217，Elkem
• 965硅灰（控制密度），Elkem
• T-500硅灰批次FZ6A23-1
• 8010 Globe硅灰（常规），Globe Metallurgical
• D1000非晶相硅灰，Technical Silica Company
将2g粉末与20mL混合。等待3分钟后测量pH值。
pH值
除了8010之外，粉末在搅拌后迅速从水中沉淀出来。
8010在水中可悬浮数天。
微米级蓝晶石和硅灰XRD分析
微米级蓝晶石几乎不含非晶相。
XRD-硅灰
热重分析
扫描电子显微镜
粒度分布
微米级蓝晶石
- 平均团聚体尺寸5微米
- 平均粒度5微米
硅灰
- 平均团聚体尺寸50微米
- 平均粒度0.1微米
试拌合物
化学
性质
杯形测试结果
测试参数：
- 持续时间：1000℃条件下240小时（10天）
- 预氧化至1200℃，保温5小时
- 测试期间保持蒸汽环境。
- 抗熔铝渗透测试
杯形测试结果
腐蚀顺序：
- 莫来石
- 基体
- 蓝晶石（晶界腐蚀）
- 微米级蓝晶石
结论
Micronized Kyanite can be used as a partial replacement for fume silica.
微米级蓝晶石可用作硅灰的部分替代品。
Flow is lower with micronized kyanite.
使用微米级蓝晶石的流量较低。
Corrosion resistance against aluminum metal is greatly increased by using kyanite versus Mulcoa 60 fines.
与Mulcoa 60细粉相比，使用蓝晶石可大大提高对铝金属的耐腐蚀性。
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资助方：
美国能源部资助编号：DE-FC36-04GO14038
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