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耐火原料——高铝矾土

2020年07月07日 09:37 耐火材料网 zr/文

中国耐火材料网

    铝土矿一词在耐火行业被误称为高铝矾土,此误称缘自1952年耐火材料界人员在唐山地区发现以一水硬铝石为主的铝土矿,当年不识为何物。经化学分析发现其Al2O3含量比矾土高很多,遂顺口称之为"高铝矾土"。"矾土"一词本是日语,指煅烧高岭石。日伪时期日本在古冶设"矾土矿公司",开采和烧结当地高岭石运往日本,掠夺中国资源。总之, 高铝矾土是我们耐火材料工作者对可用作耐火材料原料的铝土矿的一个专有名词,一般它是要经过将其块矿煅烧成高铝矾土熟料应用的一类高铝质耐火原料。

    该矿床赋存于二迭纪或石炭纪地层中,呈似层状和透镜状,为沉积型铝土矿。矿石按矿物组成分为一水硬铝石-高岭石型(DK型矾土),一水硬铝石-叶蜡石型(DP型矾土)和一水软铝石-高岭石型(BK型矾土)。我国高铝矾土主要为一水硬铝石-高岭石型。据统计,我国高铝矾土已探明基础储量7.16亿t,资源储量25亿t,居世界首位,且集中分布在河北古冶、山东淄博、山西的阳泉和孝义,河南的沁阳、巩义和渑池一带,湖南辰溪、贵州贵阳、广西苹果以及四川广元和二滩等地。矿床厚达几米甚至达几十米。这些原料由冶金部组织了北京钢铁研究院、中科院金属研究所、鞍山焦化耐火材料设计研究院和唐钢耐火材料厂、洛阳耐火材料厂、重钢耐火材料厂等,以及1963年成立的洛阳耐火材料研究所的加盟研究,深入系统的研究了全国各地高铝矾土化学组成规律、矿物组成和显微结构、矿石的外观结构特征、各级矾土烧结性能与机制以及各种类别高铝矾土熟料的制砖工艺,提出了高铝矾土(生料和熟料)分级的意见。冶金部于1963年颁布了耐火材料用铝土矿标准(YB 327-63),见表1。

1  耐火材料用铝土矿石分类和技术条件YB 32763

级别

化学组成(w)/%

耐火度/℃

Al2O3

Fe2O3

CaO

特级品

一级品

二级品

三级品

四级品

>75

70-75

60-70

55-60

45-55

<2.0

<2.5

<2.5

<2.5

<2.5

<0.5

<0.6

<0.6

<0.6

<0.7

>1770

>1770

>1770

>1770

>1770

注:(1)矿石应按级别拣选分级后交货,交付验收后的某一级矿石中,其他级别矿石的混入量不得大于总量的10%(w),超此规定者应予复选;

(2)矿石块应50~80 mm,其中允许有小于50 mm者,但数量不得超过总量的10%(w);

(3)矿石夹杂之杂质(如山皮、黏土等)不得超过交货量的1%(w),并不得明显混入块状或片状石灰石。

   该标准成了地质队寻找耐火材料用铝土矿和计算各级铝土矿石储量的依据,也成了矿山采矿和选矿的分级标准。1965年阳泉铝矾土矿成立,先后建了两条回转窑。20世纪70年代贵阳耐火材料厂建了两条回转窑。20世纪90年代河南渑池铝矾土煅烧厂建了两条回转窑,孝义地区高铝矾土生产20世纪80年代起步,建有竖窑和倒焰窑,后建数十条回转窑。矿石入窑主要是块矿。我国的高铝矾土主要采用竖窑、回转窑和倒焰窑煅烧,燃料主要用煤和重油。

   冶金部于1978年颁布了高铝矾土熟料技术标准(YB 2212-78),并于1982年修订了高铝矾土熟料技术标准,见表2。

高铝矾土熟料技术条件(YB 2212-78

指标

品级

化学组成(w)/%

耐火度/℃

体积密度/(g·cm-3)

Al2O3

CaO

Fe2O3

特级品(GAL-85)

>85

≤0.6

≤2.0

≥1790

≥3.00

一级品(GAL-80)

>80

≤0.6

≤3.0

≥1790

≥2.80

二级品(GAL-70)

     (GAL-60)

甲.70~80

乙.60~70

≤0.8

≤0.8

≤3.0

≤3.0

≥1790

≥1770

≥2.65

≥2.55

三级品(GAL-50)

50~60

≤0.8

≤3.5

≥1770

≥2.45

注:(1)如一、二、三级品的三氧化二铝含量低于各级下限,但与二氧化钛的合量达到标准要求,允许按该品级交货;

    (2)氧化钾加氧化钠的限制含量,由供需双方协商解决;

    (3)用户如对特级品有特殊要求时,由供需双方协商解决。

    随着市场对高铝矾土熟料质量要求的提高,于1987年制定了新的高铝矾土熟料质量标准,优质高铝矾土熟料技术条件,GB 8356-87。高铝矾土熟料由原来的五个品级增加到六个品级,即增加了GAL-88,w(Al2O3)>88%,w(TiO2)≤4%,w(Fe2O3)<1.5%,w(RO)≤0.4%,w(R2O)≤0.4%,体积密度≥3.15 g·cm-3,吸水率≤4%。同时增加了TiO2,CaO+MgO和K2O+Na2O的含量要求以及吸水率的要求,体积密度各品级相应增加了0.1 g·cm-3

   高铝矾土熟料由于采用块法煅烧,特级和一级熟料煅烧质量多数较好,混级现象也较少;二级熟料烧结质量普遍较差,混级现象相当严重;三级熟料烧结质量较好,混级现象也较严重。

    我国有丰富的耐火黏土资源,按其可塑性分为硬质黏土、半软质黏土和软质黏土以及高岭土。凡是有高铝矾土埋藏的矿山都有耐火黏土埋藏,除在古地层石炭纪和二迭纪外,在新生代地层中也大量埋藏。矿点分布较广,如山东(焦宝石)、山西、河北、贵州、四川以及广西(白泥),江苏(苏州高岭土)、辽宁(紫木节、树皮粘)、吉林(水曲柳)、河南焦作等地。鞍山焦化耐火材料设计研究院、洛阳耐火材料研究所和各耐火厂对我国各地耐火黏土的基本性能进行了研究,如可塑性、化学、矿物组成,烧结性能和制砖工艺,并提出了分级的意见。冶金部于1978年制定了耐火材料用硬质黏土熟料的标准YB 2211-78,并于1982年进行了修订,耐火材料用硬质黏土熟料技术条件列于表3。

 

耐火材料用硬质黏土熟料技术条件YB 2211-82

指标

品级

 

化学组成(w)/%

耐火度/℃

体积密度/(g·cm-3)

Al2O3

Fe2O3

特级品(YNS-44)

44~50

≤1.2

≥1750

≥2.45

一级品(YNS-43)

(YNS-42)

甲:43~50

乙:42~50

≤1.6

≤2.5

≥1750

≥1730

≥2.40

≥2.35

二级品(YNS-40)

36~42

≤3.5

≥1670

≥2.30

三级品(YNS-36)

30~36

≤3.5

≥1630

≥2.25

 

    随着市场对黏土熟料质量要求的提高,1988年颁布了新的硬质黏土熟料标准GB 9355-88。硬质黏土熟料由5个品级增加到6个品级,新增品级为YNS-45,w(Al2O3)=45%~50%,w(Fe2O3)≤1.0%,耐火度≥1770 ℃,体积密度≥2.55 g·cm-3,吸水率≤2.5%,同时各品级都增加了外观、杂质含量的要求,Fe2O3含量某些品级要求也提高了。国家发改委于1988年进行了修订(YB/T 5207-1993),并于2005年再修订为YB/T 5207-2005,新标准增加了吸水率与杂质含量的要求。

   作为耐火材料结合剂用的结合黏土--软质黏土和半软质黏土标准见表4。

耐火材料用结合黏土技术条件(GB 4415-1984)

类别

品级

化学组成(w)/%

耐火度/℃

灼减(w)/%

可塑性指标

Al2O3

Fe2O3

软质黏土

特级品

一级品

二级品

三级品

≥33

≥30

≥25

≥20

≤1.5

≤2.0

≤2.5

≤3.0

≥1710

≥1670

≥1630

≥1580

≤15

≤15

≤17

≤17

≥4.0

≥3.5

≥3.0

≥2.5

半软质黏土

一级品

二级品

三级品

≥35

≥30

≥25

≤2.5

≤3.0

≤3.5

≥1690

≥1650

≥1610

≤17

≤17

≤17

≥2.0

≥1.5

≥1.0

 

 

 

 

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