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冶金辅助材料--耐火粘土

2019-03-07   
一、性质和用处
耐火粘土是指耐火度大于1580℃的粘土。依其理化功能、矿石特征和工业用处分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土四种。
软质粘土一般呈土状,硬度低,在水中易浸散,与液体拌合后能构成可塑性泥团,具有较大粘结性,常用作耐火制品结合剂。半软质粘土的浸散性较差,或部分浸散,其浸散部分与液体拌合后亦可构成可塑性泥团,亦常用作结合剂或骨料。硬质粘土常呈块状或板片状,一般在水中不浸散,不具可塑性,耐火度较高,为耐火制品的首要质料。高铝粘土Al2O3的含量较高,硬度和比重较大,耐火度高,常用作高档耐火制品。硬质和高铝粘土常烧成熟料运用。
耐火粘土首要用于冶金工业,用量约占悉数耐火材料的70%;其次用于机械、轻工、化工、建材、国防等部分。耐火粘土常作为制定型耐火材料(各种规格的砖材)和不定型耐火材料的质料。高铝粘土用于制电炉、高炉用的高铝砖,高铝衬砖及高铝耐火泥。硬质粘土用于制高炉耐火砖,炼铁炉、热风炉、盛钢桶的衬砖、塞头砖,流钢砖以及工业锅炉机车锅炉等的耐火砖。硬质粘土还用作制新式耐火绝热材料——耐火纤维,它具有耐高温、导热系数小、耐酸碱、吸音及质轻等长处,在冶金、机械、电子、玻璃、陶器等工业运用广泛。
二、矿藏组分和化学成分
耐火粘土中的首要矿藏及化学成分如下:
一水硬铝石 Al2O3·H2O 氧化铝含量 84.98%
勃姆石(一水软铝石)Al2O3·H2O 氧化铝含量 84.98%
三水铝石 Al2O3·3H2O 氧化铝含量 65.35%
高岭石 Al2O3·2SiO2·2H2O 氧化铝含量 39.55%
埃洛石 Al2O3·2SiO2·4H2O①氧化铝含量 34.7%
水白云母 (K,H2O)Al2(Si,Al)4O10(OH)2 氧化铝含量 36.37%
伊利石 K1-1。5Al4〔Si6。5-7Al1-1。5O20〕 氧化铝含量 30.15%
蒙脱石 (1/2Ca,Na)0。7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4·nH2O 氧化铝含量 22.96%
高铝粘土的首要矿藏为一水硬铝石、勃姆石、三水铝石和高岭石等,硬质粘土的平方根矿藏为高岭石、水铝石等,软质及半软质粘土的首要矿藏为高岭石、水云母、伊利石和蒙脱石等。
三、一般工业要求
(一)工业对矿石质量的要求
1、首要组分对制品功能的效果与影响
三氧化二铝(Al2O3)为耐火粘土的首要有利组分。是衡量耐火粘土质量的首要因素之一,其含量越高,耐火度也愈高。
二氧化硅(SiO2)在粘土中呈铝硅酸盐类矿藏方式或呈粒状石英及胶状氧化硅呈现,石英能削弱粘土的可塑性和粘结力,而胶状的SiO2能增强粘土的可塑性。
铁质矿藏:多为褐铁矿、赤铁矿、水赤铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黄铁矿等,它是耐火粘土的有害杂质,首要是下降耐火度、抗碴性,并引起制品呈现熔蚀结疤、空泛影响制品外观。
钙镁碳酸盐和硫酸盐类矿藏:含量多时下降粘土的耐火度、增大烧成的缩短率、下降荷重软化温度并发生裂纹。
二氧化钛(TiO2):随含量多寡发生不同影响,适量TiO2在烧结中起助熔效果,促进烧结。而过量(一般>4.5%)则损坏制品的热稳定性和高温运用效能。
、(K2O、Na2O):含量高时削弱粘土可塑性,在煅烧时下降烧成温度,在运用制品时易构成龟裂胀大。
有机质:首要是含碳物质,含量高时增大粘土的烧失量,并使制品发生空泛添加气孔率和烧成收
下降荷重软化温度并发生裂纹。① 按此化学样为10A°埃洛石,另7 A°埃洛石为Al2O3·2SiO2·2H2O其Al2O3为39.5%
缩率,下降制品的抗碴性。
2、物理技能功能
耐火度:粘土制坯在高温煅烧下不变形时的最高温度。是衡量耐火粘土质量好坏的首要标准之一。其凹凸取决于粘土的矿藏组分和化学成分。
可塑性:粘土在机械外力效果下,改动其形状而不改动其细密性,在外力取消后,仍然坚持其变形的性质,称之为可塑性。一般软质粘土为可塑性粘土,半软质粘土为半可塑性粘土,硬质粘土和高铝粘土为非可塑性粘土。是断定耐火粘土类型和运用处径的根据。
耐风化性:是在天然状况下反抗风化的功能。是挑选合理煅烧工艺的规划根据之一。
(二)一般工业目标
可采厚度(真厚度):地下开采:0.8—1米
露天开采:0.5—0.8米
夹石除掉厚度:0.5—0.8米, 剥采比:≤15
耐火粘土的一般质量要求




矿石类型


矿石等第


首要化学成分(%)


烧失量(%)


耐火度(℃)


可塑性(目标)


备 注




Al2O3


Fe2O3


CaO




高铝粘土


特级


≥85


≤2.0


<0.6


≤15


≥1770

 

化学成分以熟料计




Ⅰ级


≥80


≤3.0


<0.6


≤15


≥1770




Ⅱ级


甲


≥70


≤3.0


<0.8


≤15


≥1770




乙


≥60


≤3.0


<0.8


≤15


≥1770




Ⅲ级


≥50


≤2.5


<0.8


≤15


≥1770




硬质粘土


特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


≥44
≥40
≥35
≥30


≤1.2
≤2.5
≤3.0
≤3.5

 

≤15
≤15
≤15
≤15


≥1750
≥1730
≥1670
≥1630

 



半软质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


≥35
≥30
≥25


≤2.0
≤2.5
≤3.5

 

≤16
≤16
≤16


≥1690
≥1670
≥1630


1—2.5


化学成分以生料计




软质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


≥30
≥26
≥22


≤2.0
≤2.5
≤3.5

 

≤18
≤18
≤18


≥1670
≥1610
≥1580


≥2.5




杂质含量高的耐火粘土的参阅目标:
1、高碱质高铝粘土:除按一般要求外,并要求K2O+Na2O<1.5—2%,TiO2<4.5%(其质料只能制初级高铝制品或无荷重软化温度要求的浇铸用砖)。
2、高碱质硬质粘土:某些区域的高碱质硬质粘土,当其它有害组份含量较低时,也可作为耐火粘土运用。其参阅目标为:




品 级


化 学 成 分(%)


耐火度℃


用 途




Al2O3


Fe2O3


K2O+Na2O




Ⅰ级


≥43


≤1.3


<1.3


>1730


可制通用砖




Ⅱ级


≥40


≤1.8


≤2.8


>1670


可制砖




Ⅲ级


≥38


≤2.2


<4


>1630


可制砖




注: 以上各等第矿石杂质总量均应<9%




3、高钛耐火粘土:除按一般工业要求外,对高钛高铝粘土要求TiO2≤15%,
对高钛硬质粘土要求TiO2≤7.5%。
4、高铁硬质粘土:在短少硬质粘土的区域或硬质粘土的铁质以结核状黄铁矿、白铁矿等方式存在时,如选用特殊工艺制砖,对Fe2O3含量可要求小于5%,如铁质以涣散状况存在时,如选用化学办法处理时,Fe2O3可要求小于14%。
四、矿床实例
Ⅰ、杂质含量高的矿床实例
(一)四川二滩耐火粘土




成分
等第


Al2O3


Fe2O3


CaO+MgO


耐火度℃


其它


备 注




Ⅰ级


>60


≤3


≤1.5


≥1750

 

可采厚度0.7米
露天可采厚度0.5米
夹石除掉厚度0.3米




Ⅱ级


50—60


≤3


≤1.5


≥1710

 



Ⅲ级


40—50


≤3


≤1.5


≥1690

 



注:本区属高铝高钛耐火粘土。TiO2含量最高16.69%,最低5.11%,一般7—10%,自1975年投产运用以来,
作钢水罐衬砖。
(二)四川广元耐火粘土




矿石类型


等第


工 业 要 求


备 注




Al2O3+TiO2(%)


Fe2O3
(%)


耐火度
(℃)


烧失量
(%)




高铝粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级


>80
60—80
50—60
≥50


≤3
≤3
≤3
3—4


>1770
>1770
>1770
>1770


≤65—16
≤65—16
≤65—16
≤65—16


依熟料核算
CaO+MgO
≤0.6—1.5%
可采厚度≥0.7米
夹石除掉厚度≥0.5米




硬质及半软质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


≥39
≥33
≥33


≤3
3—4
4—5


≥1630
≥1630
≥1630


≤65—16
≤65—16
≤65—16




Ⅱ、一般矿床实例




产地


矿石类型


等第


工 业 要 求


其 他


备 注




Al2O3+TiO2(%)


Fe2O3
(%)


耐火度
(℃)


烧失量(%)




河北古冶


高铝


粘土


>50


<2.5


>1770


16


CaO<0.8%


可采厚度及等第分采厚度均为1米
夹石除掉厚度为0.3米




硬质粘土


特级
Ⅰ级
Ⅱ级


44—50
42—50
30—42


<1.2
<2.5
<3


>1750
>1730
>1630

 
 



山西阳泉


高铝粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


>80
60—80
50—60


<3
<3
<3


>1770
>1770
>1770

 

CaO含量(%)
Ⅰ级<0.6,Ⅱ、Ⅲ级<0.8


可采厚度:0.7米,0.5—0.7米为表外矿
 
夹石除掉厚度:0.3米




硬质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级


42—50
30—42


<3
<3


>1730
>1670

 
 



软半软质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级


≥35
30—35


<2.5
<3


>1670
>1610

 
 



河南焦作


硬质粘土


特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


>44
>42
>36
>30


<1.2
<2.5
<3.0
<3.0


1750
1730
1670
1630

 
 

1、依熟料核算
2、可采厚度0.7米
3、夹石除掉厚度0.2米




软质及半软质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


>35
>30
>24


<2.0
<3.0
<3.0


1670
1610
1580

 
 



四川沙湾


硬质粘土


Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


>45
>35
>28


<2.5
<3.0
<3.0


1730
1670
1630


—
—
—

 

1、依生料核算,2、可采厚度0.7米,3、夹石除掉厚度0.3—0.5米




吉林水曲柳


软质粘土


特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级


≥35
≥30
≥25
≥20


≤2
≤2.5
≤3.5
≤4


≥1670
≥1670
≥1610
≥1580


≤15
≤15
≤15
≤15


均为熟料
 
Ⅲ级品暂作表外


可采厚度1米,0.7—1米列入表外,夹石除掉厚度大于0.3米,极限剥离比1:15吨/米3




五、归纳点评
耐火粘土的共生、伴生矿产有煤、硫铁矿、铁矿、铝土矿、铁矾土、其它用处粘土和石灰岩等,在勘探耐火粘土矿时,应留意归纳勘探和归纳点评。
六、附录
冶金工业部部颁标准,硬质粘土熟料技能条件(YB2211—82)的技能要求(本标准适用于供耐火材料用的硬质粘土熟料产品)
1、产品按其理化目标分为下列等第




等第
目标


化学成分(%)


耐火度(℃)


体积密度
克/厘米3




Al2O3


Fe2O3




特级品


44—50


≤1.2


≥1750


≥2.45




一级品


甲44—50
乙42—50


≤1.2
≤1.2


≥1750
≥1730


≥2.40
≥2.35




二级品


36—42


≤1.2


≥1670


≥2.30




三级品


30—36


≤1.2


≥1630


≥2.25




2、与煤触摸煅烧的产品经过5毫米标准筛的筛下料不超越5%;用回转窑和外燃式窑煅烧的产品,经过5毫米标准筛的筛下料不超越8%。
3、产品中的杂质含量:特级品不超越3%,其它等第不超越4%。
4、产品中不得混入石灰石、黄土及其它高钙、高铁等外来夹杂物。
高铝矾土熟料技能标准(YB2212—82)技能要求(本标准适用于供耐火材料用的高铝矾土熟料产品)
1、产品按其理化目标分为下列等第




指 标


化学成分(%)


耐火度
(℃)


体积密度
克/厘米3




Al2O3


CaO


Fe2O3




特级品


≥85


≤0.6


≤2.0


≥1790


≥3.00




一级品


≥80


≤0.6


≤3.0


≥1790


≥2.85




二级品


甲70—80
乙60—70


≤0.8
≤0.8


≤3.0
≤3.0


≥1790
≥1770


≥2.65
≥2.55




三级品


50—60


≤0.8


≤2.5


≥1770


≥2.45




2、与煤触摸煅烧的产品,经过10毫米标准筛的筛下料不超越10%;用回转窑和外燃式窑煅烧的产品,经过5毫米标准筛的筛下料不超越10%。
3、产品中杂质含量不超越4%。
4、同一等第中答应相邻混级品不大于10%。 
5、产品中不得混入石灰石、黄土及其他高钙、高铁等外来夹杂物。