| Минерал | Кристаллическая формула | Область стабильности, °С | Твердость по Moocy | Плотность, г/см3 |
| Гидраргиллит (пиббсит) | Al(OH)I ∞ | <200 | 2,5-3 | 2,35 |
| Бёмит | Al O(OH)2∞ | <500 | 3,5—4 | 3,06 |
| Диаспор | Al OOH1∞ | <500 | 6,5—7 | 3,4 |
| Каппа-глинозем | κ-Al2O3 | <1100 | — | 3,7 |
| Тэта-глинозем | θ-Al2O3 | <1100 | — | — |
| Гамма-глинозем | γ-Al2O3 | <950 | — | 3,29—3,42 |
| Альфа-глинозем (корунд) | α-Al2O3 | <2030 | 9 | 3,99 |
Гидраргиллит — наиболее распространенный в природе тригидрат, содержащий около 65% Al2O3 и 35% H2O. Имеет слоистую кристаллическую структуру. Входит в состав бокситов как один из основных компонентов.
Бёмит — моногидрат, содержащий 85% Al2O3 и 15% H2O. Так же как и гидраргиллит, имеет слоистую кристаллическую структуру. Входит в состав некоторых бокситов в качестве основного компонента, встречается в огнеупорных глинах.
Диаспор — моногидрат одинакового с бёмитом состава, но имеющий некоторые отличия в структуре кристаллической решетки. У диаспора каждый атом кислорода соединен с другим атомом кислорода водородной связью. В бёмите же половина атомов кислорода не вовлечена в водородную связь. В диаспоре атомы кислорода в пределах слоя находятся в плотнейшей гексагональной, а в бёмите —в плотнейшей кубической упаковке. Эти различия в структурах диаспора и бемита и обусловливают образование двух модификаций при их дегидратации. Диаспор образует гексагональный корунд, а бёмит — кубический γ-глинозем.
Бокситы и диаспоровые породы обычно засорены гидратом окиси железа, каолинитом, кварцем, кальцитом и др. Природные бокситы содержат 2—н5% окиси железа, что не позволяет без сложного обогащения использовать их для производства высокоглиноземных огнеупоров. Исключением являются бокситы Аркалыкского месторож
дения, содержащие до 65—70% Al2O3 при общем количестве плавней до 2—3%. Некоторые месторождения диаспоровых пород также являются источником хорошего сырья для этого вида огнеупоров. Например, концентрат Акташского месторождения содержит до 72% Al2O3 при количестве плавней до 3,5%.
Свойства минералов силлиманитовой группы приведены в табл. 7.
Минералы силлиманитовой группы
| Минерал | Кристаллохимичеокая формула | Область устойчивости, °С | Твердость по Moocy | Плотность, г/см· |
| Дистен (кианит) | Al2 (Si O4)O | <1100— 1200 | 6—7,5 | 3,53—3,63 |
| Андалузит Силлиманит | Al Al (Si O4)O Al (Al Si O5)1∞ | <1350 <1300— 1400 | 7—7,5 6,5—7,5 | 3,19—3,16 3,23—3,27 |
Дистен представляет собой минерал метаморфических богатых глиноземом пород. В его структуру может входить незначительное количество железа и примесей в виде щелочных окислов, окиси кальция, магния, хрома, титана. Дистен образуется преимущественно в процессе метаморфизма богатых глиноземом бокситов и бокситоносных глин при высоких температурах и давлениях.
Андалузит в качестве изоморфной примеси может содержать значительное количество железа и марганца. Распространен в глинистых или углисто-глинистых сланцах.
Минерал силлиманит часто образует волокнистые кристаллы и содержит незначительное количество примесей. Встречается в глинистых породах.
Для производства высокоглиноземистых изделий высшей огнеупорности в настоящее время применяется технический глинозем, который содержит до 99—99,5% окиси алюминия в прокаленном при 1580°С состоянии.
Технический глинозем получают химической переработкой бокситов с последующим прокаливанием при температуре 1000—1200°С. По минералогическому составу технический глинозем в основном состоит из γ-глинозема и остатков гидраргиллита и бёмита. γ-глинозем при температурах выше 1350—1450°С практически полностью переходит в α-глинозем (корунд).
Чистый корунд в природе встречается очень редко и поэтому в промышленности огнеупоров применяется электроплавленый корунд, выпускаемый также для нужд абразивной промышленности. Его огнеупорность — около 2000°С.
На рис. 6 показана диаграмма состояния двухкомпо — нентной системы Al2O3-Si O2, которая в известной мере определяет фазовый состав группы алюмоеиликатных огнеупорных материалов после их обжига.
Рис. 6. Диаграмма состояния системы Al2O3 — Si O2
Согласно этой диаграмме наиболее низкоплавкой точкой системы является эвтектика между кристабалитом и муллитом (3Al203-2Si02) при температуре 1585°С. Жидкость при этой температуре содержит 94,5% Si O2 и 5,5 Al2O3. Вторая эвтектика наблюдается при температурах 1850°С и соответствует 79% Al2O3 и 21% Si O2. Максимум в линии ликвидуса соответствует содержанию Al2O3 в количестве 72%. Теоретически при содержании в сырье только окисей алюминия и кремния Si O2 до температуры 1585°С играет роль отощителя и лишь при более высоких температурах— роль плавня, снижающего температуру плавления огнеупора. В природном сырье содержатся примеси, образующие с Si O2 более низкотемпературные эвтектики, поэтому в реальных составах кварц играет роль активного плавня уже при температурах 1350—1400°С. В общем случае, чем больше в глине плавней (в основном окислов щелочных и щелочеземельных металлов) и чем тоньше зерна кварца, тем ниже температура появления расплава и тем больше снижается огнеупорность изделий.
Следовательно, наиболее важным кристаллическим новообразованием, единственно устойчивым в твердой фазе до относительно высоких температур (1910°C), является муллит. При содержании в сырье окиси алюминия выше 72% устойчивыми твердыми фазами являются муллит и корунд.
Таким образом, общим свойством для всех алюмоси — ликатных огнеупоров является повышение температуры плавления (и соответственно температуры размягчения огнеупорных изделий) с увеличением содержания Al2O3, уменьшением Si O2 и легкоплавких примесей.