高铝砖中的主要杂质氧化物是Fe203和Ti02。从黑心砖在氧化气氛下烧成后已经变白这一事实可以推断,黑心砖的原因是铁和钛的杂质氧化物,而气氛是黑心砖的条件。

而铁氧化物和钛氧化物共存,单独存在,对砖的着色效果不同。钛离子单独存在时,颜色不明显,砖为浅蓝色,而铁离子单独存在时,砖为橙褐色。然而,铁和钛的共存会增加氧化铝的着色和烧结,甚至在氧化气氛中也会产生黑心。

在还原气氛条件下,铁和钛离子的存在和共存会使砖黑心。但铁和钛共存时,着色比单独存在时更深。所以还原气氛比氧化气氛更容易给砖上色,特别是铁和钛离子共存,还原气氛下特别黑心。

从上面可以看出,高铝砖的黑心形成和增白有两个过程:一个是铁、钛离子在高温和还原气氛下还原着色,另一个是低铁、钛离子在较低温度下再氧化脱色。因此,可以使用以下方法来避免着色:

(1)通过高强度磁选去除高钛铝土矿原料中的铁,尽可能避免铁和钛离子共存;

②改变高铝砖的装窑方式;

③增加热空气量,导致富氧操作,避免还原气氛;

(4)冷却过程中,缓慢降温,使低价的铁、钛离子重新氧化脱色。