Andalusite (Al2O3· SiO2) est un minéral naturel avec une faible conductivité thermique, un volume stable, une résistance mécanique élevée, une excellente résistance au fluage et une résistance à l’érosion du CO. Il peut être directement utilisé pour fabriquer des matériaux réfractaires sans calcination. Il est utilisé dans les industries de la métallurgie et des matériaux de construction. Par rapport aux matières premières réfractaires à haute alumine telles que la pierre précieuse brûlée, la bauxite à haute alumine, le mullite fritté et le corundum brun, l’andalusite se transforme en une structure composite unique à haute température : mullite en forme de filet avec pores capillaires et phase de verre riche en silice remplie. Il a une excellente résistance aux scories et une résistance aux chocs thermiques. Des études ont montré que la réaction de mullite de l’andalusite est affectée par des facteurs tels que la composition chimique, la température et la taille des particules, qui détermine en grande partie la performance des produits andalusites. Cet article décrit la composition et la structure de l’andalusite, les changements pendant le chauffage, et les applications typiques.
Composition et structure de l’andalusite
Andalusite est généralement des cristaux columnaires avec une section transversale près d’un carré. Le contenu de la phase andalusite est généralement de 90% à 95%, et les composants d’impureté sont disposés dans l’orientation cristalline et sont en forme de croix sur la section transversale. On l’appelle longeron creux, généralement carboné, oxyde de fer, mica (séricite et mica noir), ilménite et quartz, certaines impuretés apparaissent également dans le treillis de cristal de l’andalusite. Dans le monde entier, et l’alusite est riche en réserves, les principales zones productrices sont l’Afrique du Sud et la France, et le contenu est généralement de 8% à 25% (w). La taille des particules de l’andalusite disponible dans le commerce varie de 2 μm à 8 mm, et la teneur en Al2O3 se situe entre 55 % et 61 % (w).
La structure cristalline de l’andalusite appartient au système orthorhombique, a=0,778nm, b=0,792nm, c=0,557nm, z=4. Les octaèdres Al-O sont reliés d’une manière commune et sont reliés en chaîne le long de la direction c-axe. Les chaînes sont reliées à Al et Si-O tetrahedra avec un numéro de coordination de 5. L’anion a deux situations de coordination: l’une est de participer au tétraèdre Si-O, qui est relié à 1 Si et 2 Al; l’autre est de ne pas participer au tétraèdre Si-O, et ne se connecte qu’avec 3 cristaux d’Al. Andalusite sont des colonnes rhombohédrales, qui sont compatibles avec la direction d’extension de la chaîne octahedral Al-O. L’Al3+ dans l’octaèdre Al-O est remplacé par Fe3+ et devient rouge, et il est remplacé par Mn3+ et devient vert.
2. Changements de chauffage de l’andalusite
L’andalousie a une anisotropie évidente. M.Ghassemi et coll. ont prélevé des échantillons dans différentes directions cristallines de l’andalusite (voir la figure 1), et ont mesuré et comparé son comportement d’expansion en dessous de 900 °C. À ce moment-là, l’échantillon n’a pas subi de changement de phase et en était encore à la phase andalusite. Les résultats sont les suivants Figure 2 montre: le coefficient d’expansion thermique dans la direction a-axe est le plus grand, et l’expansion thermique dans la direction c-axe est la plus petite.
