耐火材料用高铝原料的种类及必须具备的性能
发布日期： 2020-10-26 08:31:48 阅读量（729） 作者：高铝原料是指氧化铝含量≥48%的铝硅系耐火原料，主要包括高铝矾土、莫来石、刚玉、蓝晶石族矿物等，是耐火材料最主要的主体原材料之一。
高铝矾土是指煅烧后，氧化铝含量在48%以上，氧化铁含量较低的天然铝土矿，是生产高铝质耐火材料的主要原料。高铝矾土几乎可以应用于所有铝硅系耐火材料，高铝砖、粘土砖、高铝浇注料等等都是采用高铝矾土作为基础主体材料，是所有耐火原材料里应用最广泛、用量最大的。
我国拥有丰富的矾土矿资源，储量位居世界前列，是世界上耐火材料用铝土矿三大出口国(中国、圭亚那和巴西)之一。中国铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。
(1)山西的铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内，面积约6.7万km2，探明铝土矿储量，居全国第一，该区的资源总量估计可达20亿t。
(2)河南的铝土矿集中分布在黄河以南、京广线以西的巩县、登封、偃师、新安、三门峡、陕县、宝丰、鲁山、临汝、禹县等三大片10多个县境内，面积3万多km2，探明铝土矿储量居全国第2位，预测资源总量可达10亿t。
(3)贵州的铝土矿床主要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内，面积2400km2，探明铝土矿储量居全国第3位。预测资源总量逾10亿t。
(4)广西的铝土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内，探明铝土矿储量居全国第4位，预测铝土矿储量在8亿t以上。
(5)山东的铝土矿主要分布在淄博、新泰、洪山等县境内，其探明铝土矿储量占全国总储量的3%。
(6)此外，在海南、广东、福建、云南、江西、湖北、湖南、陕西、四川、新疆、宁夏、河北等省(区)，也有铝土矿矿床产出。
根据国家标准对高铝矾土的分类，铝土矿原矿(生料)和耐火原料高铝矾土(熟料)详细指标如下。
表1铝土矿原矿(生料)性能指标
表2耐火原料高铝矾土(熟料)性能指标
尽管我国铝矾土储量丰富，但是每年的开采量和消耗量都非常大，同时国家政策导向把高铝矾土应用氧化铝工业，导致耐火级高铝矾土供应日益紧缺，制约了耐火行业的发展。如何利用品味较低的铝矾土是未来研究的重点。回顾我国高铝矾土生产技术发展和经验，立足于我国高铝矾土资源的开采、加工和应用，高铝矾土均质化的必要毋庸置疑，是高铝矾土资源未来的发展方向。
氧化铝质原料系指由电熔或烧结而制成的、以Ⅱ氧化铝为主晶相、氧化铝含量较高的材料，属三方晶系。常见的氧化铝质原料有工业氧化铝、烧结刚玉、电熔刚玉等。
2.1工业氧化铝
工业氧化铝是将矾土原料经过化学处理，除去硅、铁、钛等氧化物而制的，是高纯度氧化铝原料。主要应用于铝含量较高、杂质含量较低、使用要求严苛的高档耐火材料基质部分，如玻璃行业用电熔氧化铝砖等。
表3工业氧化铝的技术条件
α氧化铝微粉是工业氧化铝煅烧后的产物，经过粉磨工艺，其中值直径可达19m，且活性好。由于其粒径细、比表面积大，表面活化能较大、活性强，常用于不定形耐火材料中，主要作用是优化基质、促进烧结、增加流动性等施工性能，是超细粉技术的主要媒介之一。也有用于定型耐火制品中，主要作用是优化基质和促进烧结。
2.2烧结刚玉
烧结刚玉系指采用烧结法制得的刚玉，一般原材料采用工业氧化铝，还包括一种板状刚玉。一般认为氧化铝含量在99.3～99.7%、真密度大于等于3.99/cm3、体积密度大于等于3.439/cm3、气孔率小于等于2%的烧结氧化铝，即为耐火材料所用烧结刚玉。烧结刚玉具有高纯、致密、高导热、高强度、优良的抗热震和抗侵蚀性能等优点，主要用于生产高纯刚玉制品。
2.3电熔刚玉
表4电熔白刚玉理化性能指标
电熔刚玉种类较多，包括电熔白刚玉、电熔致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉等等，其中最常用的是电熔白刚玉。电熔刚玉具有高纯、致密、高导热、高强度、优良的抗侵蚀性能，耐酸碱、高温下体积稳定、气孔率低等优点，主要用于生产高纯刚玉制品。
耐火材料工业用莫来石原料一般是人工合成，有价值的天然莫来石矿很少。合成莫来石主要由烧结法和电熔法制得。莫来石具有化学组成中铝硅总量高，杂质含量少，加上莫来石特有的晶体形状，以及较小的膨胀系数等优良性能，一般用于生产中高档高铝耐火材料，可用于高温窑炉中工况条件较苛刻的部位。
表5烧结莫来石性能指标
表6电熔莫来石性能指标
烧结法合成莫来石，是以硅石、高岭石、高铝矾土和工业氧化铝为原料，按照莫来石理论组成配方，经充分混合和磨细，成型坯体，在回转窑或梭式窑中1700-1750℃高温煅烧而成。一般铝含量在65～75%，矿物组成中莫来石相86-99%，刚玉相0.5～10%，玻璃相0.2～10%。
电熔莫来石是采用工业氧化铝、优质烧结矾土、高纯硅石等为原材料，按照一定配比混合倒入电弧炉中，经熔融合成制得。一般铝含量不小于76%。
蓝晶石族原料包括蓝晶石、红柱石和硅线石，三者属于同质异构体。蓝晶石族矿物在高温发生晶型转化的过程中，伴随体积膨胀，耐火材料引入蓝晶石族矿物也正好是利用其体积变化，抵消耐火材料在高温煅烧过程中的体积收缩，避免耐火制品开裂，实现体积稳定性，从而提高使用寿命。除此之外，蓝晶石族矿物铝硅总量高、杂质含量低也是其优势所在，因此蓝晶石族矿在耐火材料中的应用也非常普遍，主要应用于中高档耐火材料。
表7蓝晶石族原料分级
表8蓝晶石族矿物高温转化性能比较
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