L’andalusita (Al2O3 · SiO2) és un mineral natural amb baixa conductivitat tèrmica, volum estable, elevada resistència mecànica, excel·lent resistència a la fluència i resistència a l’erosió del CO. Es pot utilitzar directament per fabricar materials refractaris sense calcinació. S'utilitza en indústries metal·lúrgiques i de materials de construcció. En comparació amb les matèries primeres refractàries amb alta alúmina, com ara pedres precioses cremades, bauxita alta en alumina, mullita sinteritzada i corindó marró, l’andalusa es transforma en una estructura composta única a alta temperatura: mullita en forma de xarxa amb porus capil·lars i fase de vidre rica en sílice. Té una excel·lent resistència a l’escòria i resistència als xocs tèrmics. Els estudis han demostrat que la reacció de la mullita de l'andalusa està afectada per factors com la composició química, la temperatura i la mida de les partícules, que determinen en gran mesura el rendiment dels productes d'andalusa. Aquest article descriu la composició i l'estructura de l'andalusa, els canvis durant l'escalfament i les aplicacions típiques.
Composició i estructura de l’andalusa
L’andalusita sol ser cristalls columnars amb una secció transversal propera a un quadrat. El contingut de la fase andalusita és generalment del 90% al 95%, i els components de la impuresa es disposen en l'orientació cristal·lina i tenen una forma transversal a la secció transversal. Es diu espat buit, generalment carbonós, òxid de ferro, mica (sericita i mica negra), ilmenita i quars, algunes impureses també apareixen a la xarxa cristal·lina de l’andalusita. A tot el món, l’andalusa és rica en reserves, les principals zones productores són Sud-àfrica i França i el contingut sol ser del 8% al 25% (w). La mida de les partícules de l’andalusa disponible comercialment oscil·la entre els 2 μm i els 8 mm i el contingut d’Al2O3 oscil·la entre el 55% i el 61% (w).
L’estructura cristal·lina de l’andalusa pertany al sistema ortorhombic, a = 0,778 nm, b = 0,792 nm, c = 0,557 nm, z = 4. Els octaedres Al-O estan connectats de manera comuna i es connecten en cadena al llarg de la direcció de l’eix c. Les cadenes estan connectades amb tetraedres Al i Si-O amb un nombre de coordinació de 5. L’anió té dues situacions de coordinació: una consisteix a participar en el tetraedre Si-O, que està connectat amb 1 Si i 2 Al; l’altra és no participar en el tetraedre Si-O i només es connecta amb 3 Al. Els cristalls andalusites són columnes romboèdriques, que són consistents amb la direcció d’extensió de la cadena octaèdrica Al-O. L’Al3+ de l’octaedre Al-O se substitueix per Fe3+ i es torna vermell i se substitueix per Mn3+ i es torna verd.
2. Canvis d'escalfament de l'andalusa
L’andalusita té una anisotropia evident. M.Ghassemi et al. va prendre mostres al llarg de diferents direccions cristal·lines d’andalusita (vegeu la figura 1) i va mesurar i comparar el seu comportament d’expansió per sota dels 900 ° C. En aquest moment, la mostra no va patir cap canvi de fase i encara es trobava en fase d’andalusita. Els resultats són els següents: es mostra la figura 2: el coeficient d'expansió tèrmica en la direcció de l'eix a és el més gran i l'expansió tèrmica en la direcció de l'eix c és la més petita.
