莫来石行业标准编制说明

1、莫来石行业标准编制说明一、任务背景及来源莫来石具有很高的化学稳定性，在碳酸性熔剂、碱性熔剂及玻璃熔融体中都表现出较强 的抗侵蚀能力，被广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业上。 实践证明，用莫来石作成的耐火材料制品具有很高的机械强度，高的密度和荷重变形温度， 较小的气孔率，抗热震性能好等特点，因此莫来石作为高质量的耐火材料，其应用范围非常 广泛。虽然我国的Al 2Q-SQ2系耐火矿物原料特别是高铝研土储量丰富，已探明储量在10亿吨左右。但是，随着不断开采，目前高铝研土资源日益贫乏，而依赖于此的莫来石生产也受到 了较大的影响，例如，莫来石产品质量不稳定或有所下降，所需原料

2、资源减少导致的价格上 涨等。因此，针对这一现状，我们提出了莫来石标准的修订计划。根据工信部工信厅科201074号文，由武汉科技大学和冶金标准化信息研究院、共同承 担的冶金行业标准“ YB/T 5267-2005烧结莫来石”修订计划项目,项目编号为 “2010-0308T-YB”。标准修订计划下达后，成立标准起草小组，收集有生产和使用信息，开展市场进行了调 研。标准起草单位有：武汉科技大学、冶金标准化信息研究院、江苏晶鑫高温材料公司、山 东鲁耐窑业有限责任公司、西小坪耐火材料有限公司等。二、标准修订思路我国目前有两项莫来石的标准，一项为烧结莫来石YB/T 5267-2005; 一项为电熔莫来石Y

3、B/T 104-2005。经多次讨论，标准修订计划承担单位拟在分析比对原有的烧结莫来石和电熔 莫来石两项标准的基础上，并调研莫来石生产厂家的实际执行标准中的问题做如下几个方面 的修订：将原两项标准的莫来石指标整合，统一，二项标准只是工艺区分，其它要求可以合并， 同时电熔莫来石产品市场量减少，将二项标准合并，有利于标准化管理和生产管理。增加对莫来石物相分析要求；X射线衍射法，附录的方法增加。根据目前的资源状况，考虑资源高效利用，适当调整理化指标的要求；增加莫来石的定义和各牌号莫来石相含量规定；莫来石相含量越高，则用其制备的材料性能越好。不控制杂质含量，我国将不会再有高品位的莫来石产品。三、市场调

4、研及需求1、.国内的生产能力及市场需求据调查统计，2010年我国烧结莫来石的需求量持续增长， 约为1525万吨/年，国外市场 需求量约为60100万吨/年，M60的价格为18002300元/吨，M70的价格为20002800元/ 吨。而电熔莫来石的国内市场需求量仅为 35万吨/年，国际市场约为815万吨/年，价格为 35004200元/吨。多数公司认为，目前莫来石产品的市场需求较大，情景乐观。然而，由于 我国现产的莫来石杂质含量高，造成品位低，售价低，利润低。2、国内主要莫来石生产厂家调研情况国内某厂1某厂主要生产 M70、M60、M45、DM-1及DM-2牌号的莫来石产品。生产能力为烧结 莫

5、来石19000吨/年，电熔莫来石1000吨/年。本公司的莫来石产品技术指标与标准要求对比 如下表所小。表1 国内某厂1莫来石产品与标准要求比对牌号化学成分（质量分数）/%体积密度（g/cm3）显气孑L 率，%耐火度CNAl 2O3TiO2Fe2O3Na2O+K2OM70-26873工 3.50 150 0.42.7515180国内某厂168-70工 3.5 14 0.4比.702.65175S60-25762工 2.5 1.52.652.64170S45-24348V 1.5 1.33.0(Na2O2.504176国内某厂16871202.902.904-国内某厂2某厂年生产M45、M60、M

6、70、M75烧结莫来石3万吨，电熔莫来石5000吨。以上产品 的典型技术指标如下表2所示表2国内某厂2主要莫来石产品的技术指标牌号A12O3wt%Fe2O3wt%TiO2wt%K2Owt%Na2Owt%CaOwt%MgOwt%SiO2wt%体积密度 g/cm3吸水率%M4547-501.1-1.31.5-2.00.30.20.20.545-502.5-2.6司.5M6059-621.2-1.52.0-2.60.50.20.20.533-352.6-2.7司.5M7068-711.2-1.52.5-3.00.50.20.2r 0.524-272.75-2.82司.5M7877-801.2-1.3

7、2.8-3.20.50.20.20.515-202.9-3.2司.5DM7069-720.4-0.62.5-3.00.50.20.2r 0.525-282.9-3.2司.52. 3国内某厂3某厂目前主要生产 M70、M60烧结莫来石，年产能力约为2.5万吨；同时还生产矶土级DM-70电熔莫来石0.5万吨，具体的技术指标如下表 3所示。表3国内某厂3莫来石产品技术指标Al 2O3FeO3TiO2K2O +Na2OCaO +MgO体积密度吸水率M6058-611.32.5磷.3磷.42.6司.5M7068-711.353.510.4磷.42.75司.5DM7068-710.52.5-3.0磷.3磷

8、.42.9司.03、莫来石生产用原料资源情况目前，莫来石生产原料主要采用高铝研土。但是，我国现在的低品位铝研土储量较大， 即AI2O3含量在38-40%,Fe2O3在0.8-1.2%。而高品位的铝研土则储量较小，且F&O3在1.2-1.7%, AI2O3含量在60-74%,同时TiO2含量也较高。例如，贵州的高铝研土中TiO2含量可高达4.5-6%, Fe2O3含量甚至高达8%,但是其储量却非常之大，当然其价格也很高（见表4）。表4国内高铝矿现状化学成分，%经等俑里 万吨参考价格 元/吨A12O3F及O3TiO2K2O +Na2OCaO +MgO靖州低铝矿38-420.7-1.3 11.8-2

9、.20.250.3280280靖州低铝矿42-480.6-1.31.8-2.20.250.3240350靖州低铝矿48-570.6-1.3 11.8-2.20.250.3215480贵州高铝矿68-760.6-8.04.50.25-0.90.3-0.7大里700-8504、莫来石产品标准修订意见国内某厂1提出在执行 YB/T 5267-2005及YB/T 104-2005的过程中存在一定的难度，主要是由于目前我国的原料资源决定的，具突出问题是原料中的Fe2O3及TiO2含量较高。该公 司建议将 M70 的 A12O3含量调整为 68-72%, Fe2O3 1.5%, TiQ2 3.8%; M6

10、0 的 AI2O3含 量调整为 58-62%, Fe2O3 1.4%, TiO21.3%,TiO22.5%, K2O0.5%,另外，增加莫来石相指标。应参照国外指标，尽可能做到与国外指标 接轨。考虑到焦宝石、高铝矶土与莫来石的差异，应增加莫来石相指标，避免其他非莫来石 原料鱼目混珠。他们提出的莫来石技术指标修改意见如表5所示。表5国内某厂3莫来石产品技术指标修改意见A1 2O3Fe2O3TiO2K2O +Na2OCaO +MgO体积密度吸水率M6058-61 11.52.50.562.6司.5M7068-711.53.50.562.75司.5DM7067-69 H0.52.00.30.4 时，

11、多为采用化学湿法制备而来的莫来石。2化学成分指标考虑目前我国生产莫来石的原料储存状况，原标准中的技术指标，特别是F&O3、TiO2应根据实际情况进行调整，以便综合利用资源。李楠、顾华志、赵惠忠编著的耐火材料学P136-137中详细分析了不同杂质对 Al 2O3-SiO2 系耐火材料高温下液相形成温度的影响，认为碱金属氧化物（K2O、N82O）的影响最大，而TiO2的影响最小，F&O3的影响介于期间。通过借助三元系统相图分析计算，表明：对于AI2O3 含量大于3:2型莫来石理论组成中的含量时，1%的K2O即可将系统的固液转变温度降低至 1315C,同时生成7.2%的液相，这无疑对材料的高温性能影

12、响巨大。而近年来所出现的一种 新型耐火材料“莫来卡”中，其AI2O3含量小于3:2型莫来石理论组成中的含量，此时其可以 容纳更多的K2O,但不会降低材料的高温性能，例如耐火度等指标。这是因为K2O的存在可以促使更多的SiO2进入玻璃相，提高了玻璃相的高温黏度，英国开发的一种莫来卡中的K2O含量高达1.5-2.0%,但其耐火度仍高达1770C,同时具有较低的热膨胀系数。所以，关于K2O 及Na2O的含量，应根据莫来石中的Al2O3含量进行区别划分规定。对于接近理论莫来石Al2O3 含量的莫来石其K2O及Na2O含量，参考原标准规定，应控制在 0.5%以下，同时考虑不同用 户需求及国际市场竞争需要

13、，可以进一步提高至0.2%,而又t于Al2O3含量较低的的莫来石，则其K2O及NmO可以放宽至1.0%。因此，将S70-1中的（KzO+NazO）调整至0.2%, S60-1 调整至0.2%, S60-2调整至0.5%, S45-1调整至0.5%, S45-2调整至1.0%, F70-1调整至 0.2% 0这样既可以提高我国莫来石原料在国际市场的竞争力，同时又能兼顾资源综合利用。对于F&O3的含量，当Fe2O3以固溶体的形式存在于莫来石中时，其对莫来石的性能影 响较小。但是，mullite and mullite ceramics中认为FeO3的含量高于2%以后，会导致在合 成莫来石的过程中造

14、成硅的脱出，同时形成大量气孔及玻璃相。目前，我国高铝研土资源中 的普遍含有1.8-4.5%TiO2。耐火材料学中认为 Al2O3-SiO2系耐火材料中当TiO2与FeO3 共存时，F&O3含量应控制在2-3%以内，并尽可能使其以固溶体的形式存在。从上述考虑， Fe2O3的含量维持1.5%的上限。因此，将 S45-2的F&O3含量提高至1.5%。关于 TiO2 在莫来石中的含量,文献 2 （Solubility and microstructural development of TiO2-containg 3Al2O3 , 2SiO2 and 2Al2O3 , SiO2 mullite obt

15、ained from single-phase gels. Journal of the European ceramic society, 27（2007）,PP2647-2654认为，对于 3:2 型莫来石，其最大的固溶 度为3.8-4.1%;而对于2:1型莫来石，其最大固溶度为 4.1-4.4%。这种情况下，TiO2完全进 入莫来石的晶体结构，此时对莫来石的物理性能影响很小。但是，实际情况下，莫来石中含 有其他杂质，需要综合考虑杂质对莫来石性能的影响。考虑我国高铝研土TiO2含量普遍偏高的现状及其在莫来石中的固溶上限及原标准的技术指标，本次将 S60-2及S45-2两个牌号中 的TiO2

16、含量修订为3.0%。另外，修订了 F70-2的Al2O3含量，消除了与原F70-1的交叉范围。3莫来石相的定量分析方法7.1中所述的莫来石的定义问题及莫来石相的定量分析方法是相互依赖的两个问题。有了 莫来石相定量分析的方法，7.1的问题迎刃而解。莫来石相的定量分析难点在于莫来石本身的结构复杂而具有不确定性。莫来石属于铝硅酸盐矿物，具组成范围可以从铝硅比 3:2变化至2:1,因此其结构也发生变化。既然没有确定的 结构，也就没有办法进行莫来石相的定量分析。但是，在人工合成莫来石中（包括烧结和电熔两种工艺），其品相组成中可能有刚玉相、 莫来石相、石英相及玻璃相。其中，所有成分为SiO2的矿物与玻璃相

17、均可以容易地溶解在氢氟酸中，而刚玉和莫来石则在氢氟酸中只具有较低的溶解度。如此，我们便可以利用这一原 理，首先将莫来石中的SiO2质矿物和玻璃相溶解掉，那么残余固体中即含有莫来石和刚玉相。 然后，对残余的固体进行刚玉相的定量分析，那么残余固体中的莫来石相便可以计算出来。 目前，我国有利用X射线法对刚玉进行定量分析的方法（YS/T 89-2005）。基于以上分析，我 们制定了一种莫来石相定量分析方法，作为新标准的附录，写入了标准。4引用标准的变更原标准引用标准中的GB/T 6900.3粘土、高铝质耐火材料化学分析方法邻二氮杂菲光度法测定三氧化二铁量、GB/T 6900.4粘土、高铝质耐火材料化学

18、分析方法 EDTA容量法测定氧化铝量、GB/T 6900.5粘土、高铝质耐火材料化学分析方法 过氧化氢光度法测定二氧化钛量、GB/T 6900.9粘土、高铝质耐火材料化学分析方法原子吸收分光光度法测定氧化钾、氧化钠量合并为了 “GB/T 6900-2006铝硅系耐火材料化学分析方法”，本次修订予以更新。 5技术指标中增加莫来石相含量由于我国莫来石标准中一直以来，没有关于莫来石相含量的规定，因此，没有相关的数 据可以参考。本次修订，我们根据武汉科技大学在此领域内的研究工作中积累的数据，提出 了各牌号莫来石相含量的参考数据。五、标准主要技术内容1、标准名称修改为莫来石目前有两项莫来石的标准，YB/

19、T 5267-2005烧结莫来石和 YB/T 104-2005电熔莫来石。本次修订将原两项标准的莫来石指标整合、统一，在标准中纳入两种工艺产品，合并后 减少了标准数量，有利于标准化管理和生产管理。2、引用标准引用相关标准。3、术语和定义规范相关的术语。4、分类与牌号分类按生产工艺分为烧结和电熔两种。按产品中氧化铝标称含量分为 45、60、70、75等9个牌号。牌号莫来石牌号由字母和数字构成；第一位表示工艺：“S”取自英文“ Sintered字首，“F”取自英文“ Fused字首； 第二位表示氧化铝质量百分含量，用阿拉伯数字表示；第三位表示等级，用阿拉伯数字表示；示例：例1: S60-1-氧化铝

20、含量为60%的1级烧结莫来石；例2: F70-2-氧化铝含量为70%的2级电熔莫来石。5技术要求莫来石产品的理化指标应符合表1的规定。表1莫来石理化性能牌号化学成分（质量分数）/%体积密度（g/cm3）显气孑L率，%耐火度CN莫来石相含量（质量Al2O3TiO2Fe2O3Na2O+K2O分数）%S757378工 0.5工 0.5v Q2.902.85318090S70-26873工 302.752.65518075S60-257622.65518070S45-1S45-2434843480 1.03.0 (1.5)工 0.5石(1.3)工 05 (0.4)2.552.5044176176505

21、0F70-1F70-273776973(67-74)0 0.1 2.0 0.22.902.90541801809595注:表中红字为原标准中要求值。6试验方法三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁、二氧化硅、氧化钠、氧化钾含量的测定按GB/T 6900 的规定进行。体积密度、吸水率的测定按 GB/T 2999的规定进行。耐火度的测定按GB/T 7322的规定进行。莫来石相含量按照附录A进行。7验收规则. 1组批莫来石按批检验，每批由同一牌号产品组成。每一批为一检验单位，每批量不超过60t,或供需双方协商确定。抽样和制样抽样莫来石的抽样按GB/T 17617的规定进行。每60t抽取的份样次数不少于10

22、份。每份数量不少于1kg o制样抽取的试样应预先破碎成小于10mm的颗粒后再缩分。制备的综合试样重量应不少于10kg,分成两份。一份用做理化指标测定（样品量不少于2.5kg）,另一份留做备用样。判定与复验判定检验结果应按表1的要求进行判定。复验莫来石理化指标检验结果中，如有一项指标不符合要求时，应用所留的备用试样对不合格项目进行复验，并以复验结果作为该批产品的最终检验结果。包装、标志、运输、贮存及质量证明书莫来石的包装、标志、运输、贮存及质量证明书按YB/T5142的规定进行。莫来石的运输工具须清洁，并有防雨、防雪设施。运输过程中严防受潮湿和污染。莫来石必须贮存在不受潮湿的库房内。附录A莫来石中莫来石相含量测定方法A.1原理莫来石和刚玉（Al 2O3）在20%氢氟酸溶液中具有较低的溶解度。在 18c条件下，用20%氢氟酸溶液浸泡3.5h,使刚玉、莫来石与玻璃相及游离二氧化硅分离，然后测定不溶物中刚玉相含量，从而计算出莫来石中莫来石相的含量。A.2试剂本方法中，除另有说明外，仅使用分析纯的试剂和蒸储水。A. 2.1 硫酸，5%。A. 2.2 氢氟酸，1 + 1。A.3设备A. 3.1制样机。A. 3.2标准筛A. 3.3天平，精度0.1mg。A. 3.4恒温水浴槽。A.3.5