合成莫來石的理論基礎(chǔ)是Al2O3-SiO2系相圖，如圖1所示。

　　Al2O3-SiO2系相圖

　　圖1 Al2O3-SiO2系相圖

　　相圖中二端元組分SiO2 (方石英)的熔點(diǎn)為1713℃，Al2O3 (剛玉)的熔點(diǎn)為2050℃，只有一個(gè)異組成熔融化合物3Al2O3-SiO2(莫來石)，組成為Al2O3 71.63%，SiO2 28.37% (或 Al2O3 71.8%、SiO2 28.2%)。莫來石在 1810℃熔融分解(不一致熔融)，熔點(diǎn)為1850℃(1870℃—致熔融)。若把氧化鋁和二氧化硅按比例混合，在一定溫度下即可形成該體系中穩(wěn)定的化合物莫來石晶體。 莫來石晶體可以通過將組分從液相冷卻析出得到，也可以逐漸升溫通過固相反應(yīng)得到。據(jù)此，莫來石生產(chǎn)方法有兩種：電熔法和燒結(jié)法。

　　用X射線衍射分析對各種天然和人造莫來石進(jìn)行研究后，將其分為三種類型：

　　α-莫來石，相當(dāng)于純3Al2O3·2SiO2，簡稱3:2型。而當(dāng)莫來石從熔體中析出時(shí)，Al2O3在莫來石中有相當(dāng)?shù)墓倘郏�此時(shí)Al2O3可達(dá)77.3%， SiO2 22.7%，相當(dāng)于2Al2O3·SiO2，簡稱2:1型。晶格略顯膨脹。此種莫來石稱β-莫來石。γ-莫來石，固熔有Fe2O3和少量TiO2。

　　在多數(shù)燒結(jié)高純莫來石中，α和β型莫來石同時(shí)存在，而以α型為主，β型次之，同時(shí)有少量剛玉。

　　從Al2O3-SiO2系相圖還可以看出，當(dāng)Al2O3/SiO2 =2.55時(shí)，組分處于純莫來石區(qū)，物相組成即莫來石3Al2O3·2SiO2;當(dāng)Al2O3/SiO2>2.55時(shí)，組分處于莫來石+剛玉區(qū)。物相組成除莫來石外，尚有剛玉晶相。

　　人工合成莫來石采用的原料有多種，各有特點(diǎn)。國內(nèi)采用的主要原料有：工業(yè)氧化鋁加蘇州土，白剛玉+焦寶石，工業(yè)氧化鋁加純硅石，工業(yè)氧化鋁加高質(zhì)量三級礬土等。國外采用的主要原料：工業(yè)氧化鋁加黏土(純高嶺土和葉蠟石)， 工業(yè)氧化鋁加鋁礬土等。而由硅線石、藍(lán)晶石及紅柱石(三石)加工業(yè)氧化鋁或高質(zhì)量鋁礬土合成莫來石，國內(nèi)還很少。

　　用三石合成莫來石的基本原理，見如下反應(yīng)式：

　　三石合成莫來石的基本原理反應(yīng)式

　　三石礦物在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎�及SiO2，莫來石理論生成量87.64%。此莫來石稱一次莫來石。

　　由式中的SiO2與高鋁物料相作用，反應(yīng)得到的莫來石，稱二次莫來石。此處高鋁物料為：α-Al2O3，礬土基電熔剛玉，工業(yè)氧化鋁，特級高鋁礬土等。

　　三石精礦中雜質(zhì)礦物內(nèi)的SiO2與高鋁物料反應(yīng)生成莫來石，這種反應(yīng)生成莫來石很少。

　　合成莫來石的主要參數(shù)有：高鋁物料的種類和含量，Al2O3/SiO2，原料細(xì)度，溫度與保溫時(shí)間等。

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