[耐火原料] 粘土和铝矾土
2008-04-24 00:19阅读：
耐火粘土是指耐火度大于 1580 ℃的粘土 ,
依其理化性能、矿石特征和工业用途，一般分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土等四种。
耐火粘土是我国的优势资源，也是世界上耐火粘土的主要出口国。我国的耐火粘土矿石类型及品种齐全，矿床分布广泛，全国矿产地达
254 处以上，主要分布在山西、河南、河北、山东、贵州、辽宁、内蒙、吉林及湖北等省，这八个省区已探明的储量占全国的 76%
。山西、河南及贵州主要产高铝粘土，硬质粘土则多产于辽宁、内蒙、河北、山东、河南、湖北、安徽和四川，软质粘土主要分布在黑龙江、吉林、内蒙、山西、湖南及广东等地。
耐火粘土矿多分布于储煤盆地内，对开发十分有利，目前主要矿产地有：山西阳泉、孝义、河南巩义、新安、河北唐山、沙河、山东章丘、淄博、贵州修文、内蒙准格尔、辽宁复县、吉林舒兰、黑龙江牡丹江、安徽淮北、湖北恩施、宜城、陕西铜川等耐火粘土矿。耐火粘土矿多分布于古陆边缘，有一些矿床分布于古侵蚀面上。约有
80% 的矿床产于石炭——二叠纪， 10% 矿床产于侏罗纪，其余产于第三纪、第四纪。•
当粘土矿石中杂质含量高时，可参考如下指标：
① 高碱质高铝粘土：除按一般要求外，并要求 K 2 O+Na 2 O ＜ 1.5~2% ，
TiO 2 ＜ 4.5% （只能制低级高铝制品或无荷
重软化温度要求的浇铸用砖）。
③ 高钛耐火粘土：除按一般工业要求外，并要求 TiO 2 ＜ 15% （高铝粘土）和
TiO 2 ≤ 7.5% （硬质粘土）。
④
高铁硬质粘土：在缺少硬质粘土的地区，或硬质粘土的铁质以结核状黄铁矿、白铁矿等形式存在时，如采用特殊工艺制砖，对 Fe 2 O 3
含量要求可小于 5% ；如铁质以分散状态存在并采用化学方法处理时， Fe 2 O 3 可要求＜ 14% 。
四、矿石性质
1. 矿石的矿物组成
耐火粘土中常见的主要矿物有：一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石、珍珠陶土、高岭石、地开石、水铝英石、埃洛石、伊利石、叶腊石、蒙脱石；次要矿物有：褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、菱镁矿、钛铁矿、金红石、白钛矿、脱钛矿、石英、蛋白石、玉髓、电气石、锆石、石榴石、长石、角闪石、辉石、榍石、方解石、白云石、石膏等。
耐火粘土的有害杂质主要有铁的氧化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐、游离 SiO 2
、钙和镁的碳酸盐和硫酸盐、锰的氧化物、钾、钠的氧化物、碳质和有机质等。此外，钛的氧化物常因其含量的多少，而在耐火粘土中有不同的作用。
耐火粘土的化学成分，一般不稳定，其主要成分为 Al 2 O 3 、 SiO 2 、 H 2
O ，次要成分为 TiO 2 、 Fe 2 O 3 、 FeO 、 CaO 、 MgO 、 Na 2 O 、 K 2 O 、 CO 2
、 SO 3 以及有机物等。
2. 目的矿物的矿物特征
耐火粘土是一种以高岭石为主体的多种矿物的混合物。我国根据现行耐火原料的化学成分技术指标，将耐火度大于 1580
℃的粘土和耐火度大于 1770 ℃的铝土矿通称为耐火粘土。
硬质粘土的主要组成矿物为高岭石及硬水铝石、伊利石、叶腊石， Al 2 O 3
含量（熟料）为 30~50% ，耐火度达 1630~1700
℃，耐火性及高温下的热稳定性均较好。硬质粘土质地坚硬，呈致密块状、鲕状，较易风化，没有可塑性。
软质粘土的主要矿物组成为高岭石、伊利石和蒙脱石， Al 2 O 3 含量低，一般为
22~30% ，耐火度大于 1580 ℃，较硬质粘土低。软质粘土一般呈土状或似土状，颗粒细小，粒径常小于 5
微米，易风化，在水中易浸散，可塑性好，结合性强。
半软质粘土的主要矿物组成为高岭石，也含伊利石和硬水铝石， Al 2 O 3 含量为
25~30% ，有的达 30% 以上。其特性介于软质及硬质粘土之间，可塑性较低，有一定的结合性，耐火度一般大于 1630
℃。
高铝粘土的主要矿物为一水硬铝石，其它有软水铝石、三水铝石和高岭石等， Al 2 O 3
含量（熟料）在 50% 以上，有时可达 90% 以上，耐火度在 1770
℃以上，在高温下强度大，抗渣性强。高铝粘土呈致密块状或鲕状，表面粗糙，硬度大。难风化，没有可塑性。
五、
工艺特性及主要用途
1.
工艺特性
耐火粘土的工艺特性主要有分散性、可塑性、结合性和烧结性。这些性质直接影响其作为耐火材料的应用性能。
耐火粘土的分散性取决于其微细粒级（小于 0.2~2
微米）含量的多少，因此，软质粘土是一种高分散性的物质，而其它耐火粘土的分散性则由研磨后的粉碎程度决定。
耐火粘土的可塑性和结合性均由其分散性决定，并且可塑性与结合性关系密切。在多数情况下，可塑性强，其结合性亦强。因此，在生产中通常都以可塑性来判断其结合性能的强弱，并根据可塑性确定成型工艺和结合剂的配比，以制作各种耐火制品。
耐火粘土的烧结性是指耐火粘土经煅烧后能获得一定密度和强度的性能，无论对结合粘土还是对烧制熟料用的高铝粘土和硬质粘土，都是一项重要的工艺性质。一般来说，原料的烧结性取决于其矿物组成和化学成分，
Al 2 O 3 含量高的烧结性好，而杂质含量高时会降低其烧结性。
2. 主要用途
耐火粘土的主要用途是制作耐火材料。用耐火粘土制作的耐火材料具有耐火度高，热稳定性好以及抗酸、碱性炉渣的性能，加之资源丰富，有传统的应用经验，工艺较简便，生产成本低等特点，所以应用范围最广，品种最多，用量最大，几乎所有工业窑炉及热工设备都要用耐火粘土制品。目前我国耐火材料产量中，耐火粘土制品占
80%
以上。其中硬质粘土主要作为耐火粘土砖的骨料，用于钢铁工业的各种冶炼炉及盛钢桶的衬砖、流钢砖、浇钢设施、也用于加热炉、均热炉及其它工业窑炉。硬质粘土与工业氧化铝结合，可制作合成莫来石；与石墨结合，可制作耐火制品石墨—粘土砖和石墨—粘土坩埚等。高铝粘土主要用作高铝耐火材料高铝砖的骨料，用于钢铁工业高炉、平炉、电炉、盛钢桶及加热炉、均热炉等重要部位的内衬，以及其它工业窑炉的重要部位；还可与煅烧镁砂制作铝镁砖；与烧结氧化铝配合制作刚玉砖等。
Fe 2 O 3
含量高的高铝粘土还作为铁矾土原料，用于炼钢的造渣料，或用于水泥工业制作高铝水泥。软质粘土和半软质粘土多作为结合粘土，用于制品成型的结合剂。
表 5 高铝粘土熟料产品物理化学性质指标（ YB2212 —
82 ）
等
级
|
化
学 组 分 , %
|
耐火度
℃
|
密度
g/cm 3
|
Al 2 O 3
,
|
CaO
|
Fe 2 O
3
|
特级品
|
>85
|
≤
0.6
|
≤
2.0
|
≥
1790
|
≥
3.00
|
一级品
|
>80
|
≤
0.6
|
≤
3.0
|
≥
1790
|
≥
2.80
|
甲
70~80
|
≤
0.8
|
≤
3.0
|
≥
1790
|
≥
2.65
|
二级品
|
乙
60~70
|
≤
0.8
|
≤
3.0
|
≥
1770
|
≥
2.55
|
三级品
|
50~60
|
≤
0.8
|
≤
2.5
|
≥
1770
|
≥
2.45
|
表 6 硬质粘土熟料产品物理化学性质指标（ YB2211 —
82 ）
等
级
|
化
学 组 分 , %
|
耐火度
℃
|
密度
g/cm 3
|
Al 2 O
3
|
Fe 2 O
3
|
特级品
|
44~50
|
≤
1.2
|
≥
1750
|
≥
2.45
|
一级品
|
甲
44~50
|
≤
1.6
|
≥
1750
|
≥
2.40
|
乙
42~50
|
≤
2.5
|
≥
1730
|
≥
2.35
|
二级品
|
36~42
|
≤
3.5
|
≥
1670
|
≥
2.30
|
三级品
|
30~36
|
≤
3.5
|
≥
1630
|
≥
2.25
|
表 7 软质及半软质粘土产品物理化学性质指标（ YB2213
— 78 ）
指标
等级
|
化
学 组 分 , %
|
耐火度
℃
|
烧失量
%
|
Al 2 O
3
|
Fe 2 O
3
|
一级品
|
>30
|
≤
2.0
|
≥
1670
|
≤
17
|
二级品
|
26~30
|
≤
2.5
|
≥
1610
|
≤
17
|
三级品
|
22~26
|
≤
3.5
|
≥
1580
|
≤
17
|
