耐火粘土

耐火度大于1580℃的粘土等

耐火 粘土 是指耐火度大于1580℃、可做 耐火材料 的粘土和用作耐火材料的 铝矾土 。它们除具有较高的耐火度外,在高温条件下能保持体积的稳定性,并具有抗渣性、对急冷急热的抵抗性,以及一定的机械强度,因此经煅烧后异常坚定。

成分

耐火粘土的化学成分是影响其质量的重要因素之一。 Al2O3 是耐火粘土的有益组分,主要赋存于 氢氧化铝 矿物(一水硬铝石、 勃姆石 、 三水铝石 ),其次赋存于铝硅酸盐矿物( 高岭石 、 伊来石 、 蒙脱石 等)中。一般来说,软质和半软质 粘土 含Al2O3为30%~45%, 硬质粘土 为35%~50%, 高铝粘土 为55%~70%。

SiO2主要赋存于粘土矿物中,亦有微量的原生 石英 残屑存在。SiO2含量变化较大,高铝粘土中一般为3%~35%,硬质粘土中为43%~66%。

氧化铁 主要赋存于 赤铁矿 、 磁铁矿 、 沼铁矿 、 菱铁矿 中,是耐火粘土的主要有害成分。Fe2O3含量无明显规律,高铝粘土中含量在0.5%~2.2%,硬质粘土中含量在0.5%~2.5%,软质粘土中一般为1.0%~2.5%。

K2O和 Na2O 也是耐火粘土的有害杂质,主要赋存于 伊来石 和云母类等矿物中,含量变化较大。

CaO 和 MgO 等虽为有害杂质,但含量一般甚微。

分类

耐火 粘土 按可塑性、 矿石 特征和工业用途分为软质粘土、半软质粘土、 硬质粘土 和 高铝粘土 四种。软质粘土一般呈土状,在水中易分散,与液体拌合后能形成可塑性泥团;半软质粘土的浸散性较差,其浸散部分与液体拌合后亦可形成可塑性泥团。这二种粘土在制作耐火制品时常用作 结合剂 。硬质粘土常呈块状或板片状,一般在水中不浸散,耐火度较高,为耐火制品的主要原料。高铝粘土 Al2O3 的含量较高,硬度和比重较大,耐火度高,常用以制造高级粘土制品。

应用

耐火粘土主要用于冶金工业,作为生产定型 耐火材料 (各种规格的砖材)和不定型耐火材料的原料,用量约占全部耐火材料的70%。耐火粘土中的 硬质粘土 用于制作 高炉 耐火材料,炼铁炉、 热风炉 、盛 钢桶 的衬砖、塞头砖。 高铝粘土 用于制作电炉、高炉用的铝砖、高铝衬砖及高铝 耐火泥 。硬质粘土和高铝粘土常在高温(1400~1800℃)煅烧成熟料使用。

耐火粘土在建材工业上用以制作水泥窑和 玻璃熔窑 用的高铝砖、 磷酸盐 高铝 耐火砖 、高铝质熔铸砖。高铝粘土经过煅烧,然后与 碳酸钙 混合制成含铝水泥,这种水泥具有速凝能力及防蚀性和耐热力强的特点。

耐火粘土在研磨工业、化工工业和陶瓷工业等方面也有重要的用途。 高铝粘土 经过在 电弧炉 中熔融,制造 研磨材料 ,其中 电熔刚玉 磨料 是目前应用最广泛的一种磨料,占全部磨料产品的2/3。 高铝粘土 可以用来生产各种铝化合物,如 硫酸铝 、 氢氧化铝 、 氯化铝 、 硫酸钾 铝等化工产品。在陶瓷工业中, 硬质粘土 和半硬质粘土可以作为制造日用陶瓷、建筑瓷和工业瓷的原材料。

此外,高铝粘土还用于 油井 中,作为净化石油用的支撑剂,在农业上作为促肥剂,以及用作抗滑、抗磨的铺路材料,等等。硬质粘土还用于制新型耐火绝热材料—— 耐火纤维 ,它具有耐高温、导热系数小、耐酸碱、吸音和质轻等优点,在冶金、机械、 电子 、 玻璃 、陶瓷等工业上应用广泛。

分布

耐火粘土在我国分布很广,常与煤系 地层 密切伴生,如辽宁复州湾、吉林水曲柳、河南焦作、河北古冶、 淄博市 、山西太原等地都是著名产地。

简史

中国 在 商朝 时代就已大量 冶炼 青铜器。在湖北大冶铜绿山发现了春秋战国时代炼铜用的三座 竖炉 ,竖炉残高1.8m,炉子内径0.6m,估计每天能处理1~1.5t 矿石 。在 春秋战国 之际(即公元前五六世纪之间)冶铸 生铁 也已用于生产。到 晋朝 、 南北朝 时期(约公元前四五世纪)炼钢方法已发展到了基本成熟的阶段。毋庸置疑,铜、铁冶炼的历史,就是 耐火材料 应用的历史,在铜、铁冶炼业的发展中,耐火材料起了积极的作用。

耐火材料大规模地开采和应用得业于近代工业,特别是钢铁工业的发展。我国在清朝末期,随着湖北 汉阳铁厂 等中国近代钢铁工业的兴起也带动了耐火材料的发展,但是由于经济落后,钢铁工业薄弱,耐火材料工业发展并不快。中华人民共和国成立以后,因经济建设和钢铁工业发展的需要,地质部门投入了很大力量,先后 勘探 和开发了 淄博市 的万山和小口山耐火粘土矿,以及山西太原东山、 唐山市 半壁店、河南巩县涉村、 包头市 杂怀沟、 舒兰市 水曲柳 等一大批耐火粘土矿。耐火粘土的产量也由1949年的2.2万t猛增到1954年的364.4万t。60年代以后,我国相继在 山东省 、 河北省 、 山西省 、 河南省 等省进行了勘探,先后探明了山西阳泉 太湖石 ; 章丘区 明水、淄博罗村和洪山; 新安县 张窑院、焦作大洼;四川米易二滩等许多大、中型耐火粘土矿床,从而使我国进入了世界上的耐火粘土储量和产量都比较大的国家行列。