藍(lán)晶石作為耐火材料一種原料已經(jīng)被使用到多種產(chǎn)品。藍(lán)晶石的理想化學(xué)成分為AL2O3·SiO2是與紅柱石、硅線石具有相同成分的同質(zhì)多相變體。藍(lán)晶石比紅柱石和硅線石的密度更高。這種高密度在常壓下處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，在一定溫度下可自發(fā)地分解成低密度的礦物組合，即莫來石—石英。這種轉(zhuǎn)變會引起16%左右的體積膨脹，限制了它在耐火材料中作為主要成分被使用。由于藍(lán)晶石特有的膨脹性，以其為主要原料生產(chǎn)致密耐火材料遇到了很大的困難。其一是以藍(lán)晶石為主要成分的耐火材料難于燒結(jié)：其二是它的高溫膨脹往往會導(dǎo)致制品開裂。所以不能作為致密性耐火材料生產(chǎn)，但是可以用于輕質(zhì)莫來石耐火磚的生產(chǎn)。
輕質(zhì)莫來石磚是用于不和熔體接觸的高溫窯爐內(nèi)襯，不但要求具有高的使用溫度，還需要具有低的導(dǎo)熱系數(shù)。對于一般輕質(zhì)耐火材料來說，不但要求具有高的使用溫度，還需要具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，對于輕質(zhì)耐火材料來說，在一定范圍內(nèi)空隙尺寸越小，其導(dǎo)熱系數(shù)越低。因此藍(lán)晶石分解膨脹所形成的微孔隙正是提高輕質(zhì)莫來石磚隔熱性能的有利條件。
莫來石的理想化學(xué)成分是3AL2O3·2SiO2，其中AL2O3占71.8%，SiO2占28.2%.其熔點為1910℃，是硅酸鋁系統(tǒng)中僅次于剛玉（熔點2050℃）的礦物相，因此以莫來石為主要晶相的輕質(zhì)莫來石磚具有很高的使用溫度。如果使藍(lán)晶石在分解過程中全部轉(zhuǎn)化為莫來石，則必須在磨細(xì)的藍(lán)晶石粉中加入氧化鋁。
一：生產(chǎn)制作
以藍(lán)晶石為主要原料，摻加少量工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)輕質(zhì)莫來石耐火磚必須對物料進(jìn)行充分磨細(xì)。粒徑從500μm磨細(xì)至＜20μm在這樣細(xì)度下，一部分物料特別是工業(yè)氧化鋁已具有膠體尺寸，因此泥漿具有很好的懸浮性。磨好的泥漿用濾泥機(jī)濾成泥餅，所得泥料具有一定的可塑性和粘結(jié)性。為了進(jìn)一步提高泥料的可塑性可在混磨時加人少量蒙脫石質(zhì)粘土和高嶺石質(zhì)粘土以及化學(xué)增塑劑。將所得泥料按設(shè)計的輕質(zhì)磚容重加入鋸末或聚苯乙烯小球等有機(jī)質(zhì)后，在強(qiáng)制式混料機(jī)中進(jìn)行混合。將混合了有機(jī)質(zhì)的泥料困24h后，進(jìn)行真空擠出，成型后濕坯經(jīng)烘干后在1550℃X5h燒成。磚坯在燒成過程中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化：①繼續(xù)干燥，失去吸附水，在這一過程發(fā)生在200℃以下。②有機(jī)質(zhì)燃燒，在這一過程發(fā)生在200~500℃。③在有機(jī)質(zhì)燃燒后期，部分粘土開始失去結(jié)晶水，在這一過程主要發(fā)生在400~800℃。④從800~1100℃，主要是這部分少量生粘土發(fā)生分解，生成石英和莫來石的混合體。由于生粘土的加入量很少，因而這個過程對磚坯的性能影響不大。但粘土的超微粒狀態(tài)能夠促進(jìn)磚坯的早期燒結(jié)，使磚坯保持一定的強(qiáng)度。在進(jìn)一步升溫過程中，藍(lán)晶石開始分解，同時γ—AL2O3開始向α—AL2O3（剛玉）轉(zhuǎn)化。在1200℃X5h煅燒后的磚坯XRD圖譜線上顯示出藍(lán)晶石、莫來石、γ—AL2O3剛玉4種礦物同時存在的特征。隨著溫度的升高，藍(lán)晶石進(jìn)一步分解，生成莫來石和富硅玻璃相，γ—AL2O3進(jìn)一步想剛玉轉(zhuǎn)化。同時藍(lán)晶石分解出的富硅玻璃與γ—AL2O3或超細(xì)粉顆粒發(fā)生反應(yīng)生成莫來石。因此在1300℃X5h煅燒后的磚坯XRD譜線上與1200℃X5h煅燒后的相比，莫來石特征進(jìn)一步增強(qiáng)。從譜線上還可以看出，產(chǎn)品在1500℃X5h煅燒后主峰下面的“鼓包”大大降低，說明富硅玻璃相大大減少。這一現(xiàn)象應(yīng)該是富硅玻璃相與剛玉反應(yīng)，而發(fā)生二次莫來石化的結(jié)果：
同時產(chǎn)品中的莫來石含量已占90%以上，同時“鼓包”幾乎完全消失，說明富硅玻璃相幾乎完全消失。
輕質(zhì)莫來石耐火磚具有使用溫度高，熱容低、導(dǎo)熱系數(shù)低、強(qiáng)度高、抗熱震性好等特點。以藍(lán)晶石及工業(yè)氧化鋁粉所合成的AL2O3含量為67.1的輕質(zhì)莫來石磚與國外相比明顯高出很多。