硅酸铝质矿物原料

1、1、定义、定义： 硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料。2、品种、品种： 半硅质制品、粘土质制品和高铝质制品半硅质制品、粘土质制品和高铝质制品 硅酸铝质耐火材料的基本特性主要取决于它们的化学矿物组成，制品中的矿物组成，因其Al2O3SiO2 比值不同而异。3、应用、应用： 硅酸铝质耐火材料目前广泛应用于冶金、机械制造、石油化工、动力、以及轻工等工业生产领域所用的热工没备的内衬结构材料。 制品名称制品名称Al2O3含量，含量，%主要矿相主要矿相化学性质化学性质硅质硅质93（SiO2）鳞石英、方石英、残余石英、玻璃相鳞石英、方石英、残余石英、玻璃相酸性酸性半硅质半硅质1

2、530石英变体、莫来石、玻璃体石英变体、莫来石、玻璃体半酸性半酸性粘土粘土3046莫来石（莫来石（50%）、石英变体、玻璃体）、石英变体、玻璃体弱酸性弱酸性等高铝砖等高铝砖4660莫来石（莫来石（6070%）、石英变体、玻璃体）、石英变体、玻璃体弱酸性弱酸性等高铝砖等高铝砖6075莫来石、少量刚玉、玻璃体莫来石、少量刚玉、玻璃体弱酸性弱酸性等高铝砖等高铝砖75莫来石、刚玉、少量玻璃体莫来石、刚玉、少量玻璃体似中性似中性刚玉砖刚玉砖9099刚玉、少量玻璃体刚玉、少量玻璃体中性中性1、定义、定义：是指含Al2O365%的半酸性制品或半酸性耐火材料。 2、品种、品种：蜡石砖、蜡石-碳化硅砖3、应用、

3、应用：铁水包、盛钢桶：铁水包、盛钢桶衬砖、焦炉凉焦台等4、主要特点、主要特点： 1）具有不太大的膨胀性，这种微量膨胀有利于提高砌体的整体性，减弱熔渣沿砖缝对砌体的侵蚀； 2）当高温熔渣与砖面接触后发生反应，在砖面形成一层粘度很大的釉状物质，阻止了熔渣向砖内的渗透，提高了抗渣侵蚀能力且不挂渣。 5、原料、原料： 天然蜡石 含有天然石英杂质、Al2O3含量低的粘土或高岭土 耐火粘土、高岭土等选矿时所得的尾矿 煤矸石6、分布、分布： 我国的蜡石资源丰富，福建、浙江、内蒙、广东、四川河北等地均有产出，但是比较集中分布在福建和浙江，其中福建蜡石储量占全国的一半以上。1、由来、由来： 叶蜡石（Pyroph

4、yllite）是一种含水的铝硅酸盐，是一种致密状或片状呈黄、灰绿、褐红等色的低温热液蚀变矿物，属于粘土矿物的一种。又有青田石、寿山石、冻石、蜡石之称。2、矿物组成、矿物组成： 工业所用的蜡石并非纯叶蜡石，一般蜡石系指有滑感以叶蜡石为主的矿石，实际生产工业所用的蜡石都是叶蜡石为主，与高岭石、水铝石、石英、玉髓和云母等类矿物共生的致密块状矿石。 蜡石矿物组成中，除叶蜡石外，尚有铝质矿物如：水铝石、高岭石、蒙脱石、迪开石、蓝晶石、红柱石、云母类矿物。硅质矿物如：石英、玉髓等。 3、种类、种类： 根据矿物组成，将蜡石分为铝质蜡石（包括高岭石质蜡石和水铝石质蜡石）、叶蜡石质蜡石和硅质蜡石。 有些分成五大

5、类：叶蜡石、水铝石叶蜡石、高岭石叶蜡石、凝灰质叶蜡石、含铁叶蜡石。自然类自然类型型矿物组成矿物组成化学成分化学成分/%主要矿物主要矿物次要矿物次要矿物微量矿物微量矿物Al2O3SiO2Fe2O3TiO2灼减灼减叶蜡石叶蜡石叶蜡石叶蜡石90-95%石英、玉石英、玉髓和高岭髓和高岭石石5-10%褐铁矿、黄褐铁矿、黄铁矿板钛矿铁矿板钛矿28.1264.840.420.425.74水铝石水铝石叶蜡石叶蜡石叶蜡石叶蜡石60-90%水铝石水铝石5-40%石英和玉石英和玉髓髓5%褐铁矿褐铁矿,金红金红石蓝晶石石蓝晶石,石石英英,氧化铁氧化铁35.5152.990.450.437.11高岭石高岭石叶蜡石叶蜡石

6、高岭石高岭石70%叶蜡石叶蜡石20%水云母和水云母和石英石英5-10%氧化铁氧化铁, 褐铁褐铁矿矿33.8256.690.290.147.20凝灰质凝灰质叶蜡石叶蜡石叶蜡石叶蜡石70-80%玉髓、石玉髓、石英、火山英、火山灰灰20-25%氧化铁氧化铁, 水铝水铝石石,蓝晶石褐蓝晶石褐铁矿铁矿,碳酸盐碳酸盐23.9570.280.840.314.80含铁叶含铁叶蜡石蜡石叶蜡石叶蜡石80-90%黄铁矿、黄铁矿、褐铁矿褐铁矿5-10%25.792.885.091、化学组成与结构：、化学组成与结构： 叶 蜡 石 化 学 式 为 A l2 S i4O1 0 ( O H )2或Al2O3.4SiO2.H2

7、O，其中Al2O3占28.3%，SiO2 占66.7%，H2O占5.0%。 叶蜡石为单斜晶系，是2:1型层状硅酸盐矿物，与滑石相似，但叶蜡石中Si2O52-组成的六方网层之间由“氢氧铝层”来连接，而后者为“氢氧镁层”，即前者为二八面体型，后者为三八面体型 。2、物理性质、物理性质 叶蜡石颜色为浅黄的白色、淡绿色、紫褐色等。比重小（2.65-2.9或2.84），解理平行001完全，具滑感，硬度小为1-2。 叶蜡石受热膨胀，在加热至700C以上时体积稍有膨胀，膨胀率低，在1.2-2.1%之间。 叶蜡石含结构水少（5%），故在加热过程中因脱水产生的体积收缩小，灼减小，其脱水过程比较缓慢，过程也较长。

8、从550C延续到1100C左右。比高岭石（620-690C）、水铝石（450-700C）等缓慢得多。 从热膨胀变化曲线看，体积稳定。基于以上的性质，可以用其生料制成不烧砖直接使用。 3、蜡石加热变化、蜡石加热变化1、以叶蜡石为主要矿物组成的蜡石，其在加热过程相变化为：1) 600C仍为叶蜡石，但颜色变浅。2) 1000C处理后，叶蜡石结构大部分被破坏，叶蜡石分解。3) 1100C处理后，开始出现微弱的莫来石、-方石英。4) 1200C莫来石及-方石英含量增加。5) 1350CX射线谱线与1200C时相比，没有明显的区别。显微镜下，观察叶蜡石仍保持原来的假象，只有个别的颗粒边界不清，轮廓模糊 叶

9、蜡石的加热变化表明，以叶蜡石为主要矿物组成的制品，在1200C以下使用时稳定。在1200C使用时，由于存在石英向方石英的相变，呈现膨胀性。 2）蜡石在加热过程中的）蜡石在加热过程中的气孔率气孔率变化变化 从试验中发现，各种蜡石的气孔率在900C以后，均有明显下降，其中以高岭石质蜡石更为突出，这是因为此蜡石还含有较多的云母类矿物，在900C以后有较多的低共熔物出现的缘故。 3）蜡石的）蜡石的差热分析差热分析曲线曲线 铝质蜡石（包括高铝质和水铝石质）的差热曲线上有狭窄尖锐的吸热谷和放热峰。而叶蜡石质和硅质蜡石吸热谷平缓，这是由于高岭石和水铝石急剧脱水造成的。 1、定义、定义： 氧化铝含量在30%4

10、8%的硅酸铝质耐火材料。2、性能：、性能： 耐热震性较好。荷重软化开始温度12501450。高温性能较好，由制品中氧化铝含量和杂质（三氧化二铁、氧化钾、氧化钠）含量决定。粘土制品按氧化铝含量分为一等（不小于40%）、二等（不小于35%）和三等（不小于30%），其相应耐火度分别为1730、1670和1610。3、应用、应用： 用作高炉、热风炉、加热炉、锅炉、石灰窑、玻璃窑、陶瓷烧成窑中的耐火材料耐火材料。 （2）软质粘土（半软质粘土、可塑粘土）软质粘土（半软质粘土、可塑粘土）沉积矿床（时间短）、松散沉积矿床（时间短）、松散水中分散，可塑性好水中分散，可塑性好结合剂结合剂 山东淄博地区的硬质粘土含

11、有较低的杂质成分焦宝石 分布：分布： 河南、山西、山东、辽宁、内蒙等地的粘土资源贮量很大，并且品种齐全；在江西、湖南、广西、江苏、浙江等地也有优质的高岭土矿物。 粘土可能有的矿物组成粘土可能有的矿物组成岩石类型岩石类型主要成分主要成分（高岭石族）（高岭石族）少量成分（主要为杂质矿物成分）少量成分（主要为杂质矿物成分）常见的常见的少见的少见的常见的常见的一般含量很少的（碎屑，同生及后生的）一般含量很少的（碎屑，同生及后生的）高岭土高岭土高岭石高岭石多水高岭石多水高岭石迪开石迪开石变水高岭石变水高岭石珍珠陶土珍珠陶土富硅高岭石富硅高岭石石英、石英、长石、长石、黑（白）黑（白）云母、云母、水云母水云

12、母褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿、电气石、榍石、褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿、电气石、榍石、金红石、钛铁矿、锐钛矿、黄铁矿、柘榴石、蓝晶金红石、钛铁矿、锐钛矿、黄铁矿、柘榴石、蓝晶石、闪石、辉石、绿廉石、磷灰石、明矾土、叶腊石、闪石、辉石、绿廉石、磷灰石、明矾土、叶腊石、水铝石、勃姆石、三水铝石、绿泥石、堇青石、石、水铝石、勃姆石、三水铝石、绿泥石、堇青石、黝帘石、菱铁矿、方解石及其它粘土矿物与有机物黝帘石、菱铁矿、方解石及其它粘土矿物与有机物等。等。高岭石粘土高岭石粘土（软质粘土）（软质粘土）高岭石高岭石多水高岭石多水高岭石变水高岭石变水高岭石迪开石迪开石石英石英水云母水云母三水铝石三水铝

13、石针铁矿、褐铁矿、赤铁矿、金红石、锆英石、电气针铁矿、褐铁矿、赤铁矿、金红石、锆英石、电气石、长石、云母、菱铁矿、黄铁矿（白铁矿）、锐石、长石、云母、菱铁矿、黄铁矿（白铁矿）、锐钛矿、板钛矿、钛铁矿、榍石、磁铁矿、辉石、角钛矿、板钛矿、钛铁矿、榍石、磁铁矿、辉石、角闪石、绿廉石、黝廉石、符山石、蓝晶石、磷灰石、闪石、绿廉石、黝廉石、符山石、蓝晶石、磷灰石、柘榴石、锡石、方解石、白云石、蛋白石、石髓、柘榴石、锡石、方解石、白云石、蛋白石、石髓、叶腊石、海绿石、石膏、绿泥石、三水铝石、勃姆叶腊石、海绿石、石膏、绿泥石、三水铝石、勃姆石、水铝石、明矾石及其它粘土矿物与有机物等。石、水铝石、明矾石及其

14、它粘土矿物与有机物等。高岭石高岭石粘土岩粘土岩（半软质及（半软质及硬质粘土）硬质粘土）高岭石高岭石变水高岭石变水高岭石石英石英水云母水云母水铝石水铝石勃姆石勃姆石典型的层状硅酸盐1、定义、定义：是指氧化铝含量大于48%的硅酸铝耐火材料。2、种类：、种类： 1）根据Al2O3含量通常分为三类： I等高铝大于75% Al2O3；II等高铝65-75% Al2O3；III等高铝48-65% Al2O3 2）根据矿物组成分： 红柱石质、硅线石质、莫来石质、莫来石刚玉质、刚玉莫来石、刚玉质3、应用、应用： 钢包衬砖、热风炉用低蠕变砖、刚玉莫来石窑具、电炉顶用红柱石砖 4、高铝原料种类：、高铝原料种类：

15、1）铝矾土 2）蓝晶石族矿物 3）合成莫来石 4）氧化铝例如：工业氧化铝、活性氧化铝、烧结刚玉、电熔刚玉 1、定义、定义 铝矾土(又称铝土矿)是以三种铝的氢氧化物为主和其它少量伴生矿物所组成的混合物。这三种铝的氢氧化物为一水硬铝石(-Al2O3.H2O)、一水软铝石(-Al2O3.H2O)、三水铝石(-Al2O3.3H2O)2、分类、分类1）根据铝土矿矿石的外观结构外观结构分： 粗糙状（土状）铝土矿； 致密状铝土矿； 豆鲕状铝土矿； 气孔状、杏仁状铝土矿；2）根据）根据含铝矿物成分含铝矿物成分： 一水型铝土矿（包括一水硬铝石型和一水软铝石型） 三水型铝土矿 （三水铝石型）3）根据所含主要）根据

16、所含主要矿物成分矿物成分 一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite（D-K型） 一水硬铝石diaspore-叶蜡石pyrophillite（D-P型） 勃姆石Boehmite-高岭石kaolinite（B-K型） 一水硬铝石diaspore-伊利石Illite（D-I型） 一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite-金红石Rutile（D-K-R型）基本类型亚类型主要分布一水型铝土矿D-K山西、山东、河北、河南、贵州D-P河南B-K山东、山西D-I河南D-K-R四川三水型铝土矿三水铝石型福建、广东4）根据）根据成因分成因分： 风化型和 沉积型包括滨海沉积型、浅海沉积型、陆

17、相沉积型基本类型矿体特征产地风化型三水铝石福建漳浦、金门岛沉积型滨海沉积型层状、似层状、厚度稳定、品位变化不大，以一水硬铝土矿为主贵州、河南、山东、山西、陕西以及湖南、四川等地浅海沉积型层状、似层状，规模为中小型矿床，以一水硬铝石、高岭石为主，少量勃姆石广西、云南、四川陆相沉积型似层状，矿层厚度薄，规模小，品位变化也大，主要水铝石，次为勃姆石、高岭石山东王村、湖北、云南矾土等级矾土等级Al2O3,%Al2O3SiO2外外 观观 特特 征征特等特等76762020灰色、重而硬，结构致密均匀灰色、重而硬，结构致密均匀一等一等68765.520浅灰色、重而硬，结构致密均匀浅灰色、重而硬，结构致密均匀

18、二等（甲）二等（甲）60682.85.5灰白色、结构尚致密，具有少量鲕状体灰白色、结构尚致密，具有少量鲕状体二等（乙）二等（乙）50601.82.8灰色、结构疏松，具有较多的鲕状体灰色、结构疏松，具有较多的鲕状体三等三等42521.021.8灰色、质轻又软，易碎，结构均匀灰色、质轻又软，易碎，结构均匀 水铝石高岭石类(D-K型)铝矾土的分类及特征 3、矿物组成、矿物组成 铝土矿中除铝的氢氧化物外，高岭石、多水高岭石、绿泥石等粘土矿物、含铁氧化物赤铁矿、针铁矿等、4、加热过程中的物相变化、加热过程中的物相变化 铝的氢氧化物热分解转化为-Al2O3、 -Al2O3 ， 高岭石、多水高岭石等莫来石化

19、 -Al2O3+SiO2 Fe2O3、TiO2促进莫来石化，CaO、R2O抑制莫来石化 1、定义：、定义： 蓝晶石族矿物是指蓝晶石(kyanite)、硅线石(sillimanite)和红柱石(andalusite)，它们是同素异构矿物，存在一定的的相关系。 蓝晶石族矿物属孤岛状硅酸盐结构，因阳离子配位上的差异，矿物学特性和物理性能也不同。例如热性质，高温煅烧后均转变为莫来石和熔融二氧化硅，转化温度、速度、时间和体积膨胀率。分子式：分子式： Al2SiO5结构式：结构式： 蓝晶石蓝晶石(kyanite) Al2SiO4O 红柱石红柱石(andalusite) AlAlVSiO4O 硅线石硅线石(

20、sillimanite) AlAlSiO5 2、化学成分、化学成分 这三种矿物一般是氧化铝质沉积岩受变质作用生成的，均赋存于变质岩中，蓝晶石、硅线石主要产于区域性变质岩内，而红柱石产于接触变质岩内。 矿床主要有3种类型：石英岩型、片岩型和片麻岩型。原矿中或多或少地含有石英、黑云母、白云母、绿泥石、石榴石、磁铁矿等。 一般矿床有用矿物含量少，大都在10-40%，需选矿后使用。红柱石红柱石成因成因类型类型矿种矿种矿床分布地矿床分布地岩石类岩石类型型矿物组成矿物组成主要主要次要次要区域变质型蓝晶石河北邢台片麻岩蓝晶石、黑云母、斜长石石英、白云母、石榴石江苏沭阳石英岩蓝晶石、石英、白云母黄玉、金红石、

21、黄铁矿安徽岳西片岩蓝晶石、石英石榴石、白云母硅线石黑龙江鸡西片岩石英、硅线石长石、黑云母内蒙片岩石英、硅线石云母接触变质型红柱石辽宁林西角岩红柱石、硅线石绢云母、石英浙江温州角岩红柱石、刚玉石英 蓝晶石蓝晶石（kyanite）： Al2SiO4O三斜晶系，结构中O近似作立方最紧密堆积，Al充填2/5的八面体空隙，Si充填1/10的四面体空隙。O的最紧密堆积面(110)方向，每个氧与个Si、2个Al或4个Al相连。AlO6八面体以共棱方式联结成c轴的链。 常呈浅蓝色，也有蓝绿色、灰白色，c轴的扁平柱状或板条状。 柱状晶体，横断面近正方形。有时含定向排列的碳质包裹体 ，横断面呈黑十字形（空晶石）。

22、集合体常呈平行状或放射状（菊花石）。 白、灰或浅褐、浅绿色。长针状或针状晶形，常呈纤维状或放射状集合体。三石矿物的矿物学特性三石矿物的矿物学特性矿物名称结构式晶系晶形莫氏硬度 密度（g/cm3） 矿物外观颜色蓝晶石Al2SiO4O三斜板状、柱状或长条状集合体5.573.563.68青兰色红柱石AlOAlSiO4斜方柱状或放射状集合体77.53.13.2红或淡红色硅线石AlAlSiO5斜方针状、长柱状或纤维状集合体77.53.233.27灰色或白色三石矿物的热学性质三石矿物的热学性质矿物名称体积膨胀(%)转变温度(C)转化速度莫来石结晶过程莫来石结晶方向蓝晶石 161813001350快从颗粒表

23、面逐渐深入垂直于原蓝晶石晶面红柱石513501400中从颗粒表面逐渐深入平行于原红柱石晶面硅线石7815001550慢在整个颗粒发生平行于原硅线石晶面3Al2SiO5 3Al2O3.2SiO2（莫来石）+SiO2（方石英）-2-1012345678902004006008001000 1200 1400 1600 1800Temperature (C)dl/l0 (%)SillimaniteAndalusiteKyanite矿物的纯度和粒度均会影响莫来石转变过程 50m g 50m 50m g 0%2%6%炭砖红柱石砖Initial1 cycle4 cycles1）用作耐火材料原料，如高炉用硅线石砖、热风炉用低蠕变砖、鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖、微膨胀高铝砖及不定形耐火材料，其用量约占消耗量50%以上；2）用作陶瓷原料，可制作莫来石质、堇青石质陶瓷，产品耐磨性好、热震稳定性好；3）用于制备铝硅合金和耐火纤维，能满足飞机、船舶、雷达、宇航飞船等的耐高温零部件的特殊使用要求；4）用于制作防止铸件粘砂的新型涂料，也可作为炼铝及其合金的炉衬材料保护层原料。1、莫来石结构与性质、莫来石结构与性质 莫来石与硅线石矿物，化学成分不同，但在结构上颇为相似。 硅线石化学成分为Al2O3.SiO2，单位晶胞中有4个Al2O3.SiO2分子，即可表达为Al8Si4O20，莫来石