熔融氧化鋁

熔融氧化鋁又稱電熔剛玉，它是以煅燒氧化鋁或鋁礬上為原料，經電弧爐在還原氣氛下熔融並與金屬和其它雜質分離，再經冷凝而製得。熔融氧化鋁的主體原料為煅燒氧化鋁或鋁礬。以煅燒氧化鋁作原料時，由於雜質量極少，在電弧內基本上不發生化學反應， 僅僅是AI₂O₃的熔化和α-Al₂O₃的析晶長大過程。但是以天然鋁礬上作原料時則不然， 除AI₂O₃外， 鋁礬.上中還含有SiO₂、TiO₂、 Fe₂O₃、CaO、MgO和K₂O等雜質。電熔鋁礬上製取剛長的過程就是將AI₂O₃以外的其它氧化物予以還原成金屬合餘而分離除去，是一個熔觸淨化過程。 ^[1] 

通常所説的“熔融氧化鋁”一般是指“電熔白剛玉”。它是以煅燒氧化鋁或工業氧化鋁為原料，在電弧爐內高温熔化而成，AI₂O₃≥99%， 白色，塊料，顯氣孔率6%~10%，主晶相為α-Al₂O₃，晶體為長條形和菱形，而且往往呈骸狀晶體。由於原料很純， 在電爐作業中不發生化學反應， 但熔融液體的温度、冷卻速度等對塊料的結構有很大的影響。在均質方面，重要的是獲得儘可能緻密的塊料。原料中的Na₂O凝固時形成β-AI₂O₃，容易集中在塊料的中央部位，會對耐火材料、研磨材料帶米不利影響，所以必須注意原料中Na₂O的含量。此外，塊料中尚有少量的霞石玻璃相等。 ^[2] 

棕剛玉是以天然鋁礬土為原料，以碳素(主要是焦炭)為還原劑，同時加入鐵屑為沉降劑(澄清劑)，以形成硅鐵沉於電爐爐底，棕剛玉呈棕褐色。礦物組成以α-Al₂O₃為主，晶體形狀中心部分為菱形、厚板形和帶有裂紋的顆粒，周邊有較多的氧化硅、氧化鈣熔體結晶，呈長板狀，最粗大晶粒呈骸狀片晶。由於雜質尚未完全除去，因此棕剛玉中還含有六鋁酸鈣、鈣斜長石、尖晶石、金紅石等次晶相以及玻璃相、鐵合餘和固溶體等。棕剛玉的色調在很大程度上依賴於殘存在製品中的氧化鈦。棕剛玉主要用做磨料。近年來已用做大、中型高爐出鐵溝澆注料和出鐵無水炮泥的骨料以及製造普通剛玉磚(包括高鋁碳化硅磚)的原料。

又稱鋁礬土基電熔剛玉或高鋁剛玉，實際上是鋁礬士基的緻密電熔剛玉。它是在還原氣氛和控制條件下電熔特級或一級鋁礬土而製得的，熔融時加入還原劑(碳)、沉降劑(鐵屑)及脱碳劑(鐵鱗)。在冶煉中、前期以過量的還原劑將TiO₂還原除去，在冶煉後期再加入脱碳劑或吹氧以除去過量的碳，從而得到業白色的電熔剛玉。其理化指標與緻密電熔剛玉相當，顏色也接近，通常AI₂O₃含量大於98%，顯氣孔率小於4%；剛玉結晶一般為粒狀，尺寸1~15mm；主要雜質礦物為六鋁酸鈣、金紅石、鈦酸鋁及其固溶體。但在礦物組成中含有較高的鈦化物，熱膨脹係數較緻密電熔剛長高。它的應用前主要是在不定型耐火材料及AI₂O₃-SiC-C磚中替代緻密電熔剛玉，替代量可達25%~50%。應用時應控制C含量，一般應≤0.14%。在定型耐火材料中使用時，尚應控制鐵磁性物含量，以免磚表面產生黑斑。

俄羅斯以天然鋁礬上直接電熔製成的剛玉，AI₂O₃含量98. 25%，其價格比用工業氧化鋁熔觸的低25%-30%，電耗減少2/3，並利用此種原料製成了AI₂O₃含量為95%和90%的剛玉磚。我國洛陽耐火材料研究院李再耕教授等人在“八五”期間也完成了用鋁礬上直接電熔製取AI₂O₃含量≥98.5%剛玉的研究，生產出AI₂O₃含量≥98.0%的I型亞白剛玉和AI₂O₃含量≥98.5%的II型剛玉，走出了一條我國獨特的製取較高純度剛玉的新途徑。亞白剛玉是一種十分有發展前途的耐火原料。 ^[1]