Fast transformation of andalusite into mullite by addition of yttria

• Autores: Junyang Fang, Baijun Yan, Tengfei Deng
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 58, Nº. 4, 2019, págs. 142-150
• Idioma: inglés
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  • español

    La mullita posee excelentes propiedades para producir materiales refractarios de alta calidad. La rápida transformación de andalucita en mullita y sílice es de 1.653K, aproximadamente. En este trabajo se empleó el método de enfriamiento brusco para estudiar el efecto del aditivo Y2O3 en la transformación de andalucita en mullita. El experimento se llevó a cabo en un horno de tubo cerrado a 1.553 y 1.573K. Se estudió termodinámicamente la transformación de andalucita en mullita. El cálculo termodinámico revela que la temperatura de la mullitización espontánea de la andalucita era 1.180K. Se añadió el 3,75% en peso de Y2O3 adicional a diferentes tamaños de polvos de andalucita. Se observó alguna reacción de Y2O3 con SiO2, que se formó como fase Y2Si2O7. El contenido de mullita después de cocer tanto a 1.523K como a 1.573K durante 2h mejoró notablemente cuando los polvos de andalucita eran de pequeño tamaño (d50=4μm y d50=43μm), pero se halló poca atracción en la mullitización de la andalucita de gran tamaño (d50=143μm). Además, con la adición de Y2O3, la andalucita (d50=4μm) se transformó completamente en mullita después de cocerla a 1.573K durante 2h. El contenido de mullita en la muestra de pequeño tamaño después de cocerla a 1.573K aumentó más del 20%. El valor de viscosidad de la fase líquida generada es el principal determinante de la transformación de andalucita en mullita.

  • English

    Mullite has many excellent properties which can produce refractories with high quality. The fast transformation of andalusite into mullite and silica is around 1653K. In this work, quenching method was employed to study the effect of Y2O3 additive on the transformation of andalusite into mullite. The experiment was carried out in a closed tube furnace at 1553K and 1573K. The transformation of andalusite into mullite was studied thermodynamically. Thermodynamic calculation reveals that the temperature of spontaneous mullitization of andalusite was 1180K. Additional Y2O3 of 3.75wt% was added into different sizes of andalusite powders. Some Y2O3 was found to be reacted with SiO2 and formed as Y2Si2O7 phase. The mullite contents after fired at both 1523K and 1573K for 2h have improved markedly when the andalusite powders were with small sizes (d50=4μm and d50=43μm) but little affection on the mullitization of andalusite with large size (d50=143μm) was found. Moreover, with the addition of Y2O3, the andalusite (d50=4μm) was completely transformed into mullite after fired at 1573K for 2h. The mullite content in the sample of small size after fired at 1573K went up by more than 20%. The viscosity value of generated liquid phase is major determinants of transformation of andalusite into mullite.