耐火材料高鋁原料

高鋁原料是指氧化鋁含量≥48%的鋁硅系耐火原料，主要包括高鋁礬土、莫來石、剛玉、藍(lán)晶石族礦物等，是耐火材料最主要的主體原材料之一。

高鋁礬土是指煅燒后，氧化鋁含量在48%以上，氧化鐵含量較低的天然鋁土礦，是生產(chǎn)高鋁質(zhì)耐火材料的主要原料。高鋁礬土幾乎可以應(yīng)用于所有鋁硅系耐火材料，高鋁磚、粘土磚、高鋁澆注料等等都是采用高鋁礬土作為基礎(chǔ)主體材料，是所有耐火原材料里應(yīng)用最廣泛、用量最大的。

我國擁有豐富的礬土礦資源，儲量位居世界前列，是世界上耐火材料用鋁土礦三大出口國(中國、圭亞那和巴西)之一。中國鋁土礦分布高度集中，山西、貴州、河南和廣西四個(gè)省(區(qū))的儲量合計(jì)占全國總儲量的90.9%(山西41.6%、貴州17.1%、河南16.7%、廣西15.5%)，其余擁有鋁土礦的15個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的儲量合計(jì)僅占全國總儲量的9.1%。

(1)山西的鋁土礦床(點(diǎn))主要分布在孝義、交口、汾陽、陽泉、盂縣、寧武、原平、興縣、保德、平陸等5大片42個(gè)縣境內(nèi)，面積約6.7萬km2，探明鋁土礦儲量，居全國第一，該區(qū)的資源總量估計(jì)可達(dá)20億t。

(2)河南的鋁土礦集中分布在黃河以南、京廣線以西的鞏縣、登封、偃師、新安、三門峽、陜縣、寶豐、魯山、臨汝、禹縣等三大片10多個(gè)縣境內(nèi)，面積3萬多km2，探明鋁土礦儲量居全國第2位，預(yù)測資源總量可達(dá)10億t。

(3)貴州的鋁土礦床主要分布在“黔中隆起”南北兩側(cè)的遵義、息峰、開陽、甕安、正安、道真、修文、清鎮(zhèn)、貴陽、平壩、織金、茍江、黃平等十幾個(gè)縣境內(nèi)，面積2400km2，探明鋁土礦儲量居全國第3位。預(yù)測資源總量逾10億t。

(4)廣西的鋁土礦集中分布在平果、田東、田陽、德保、靖西、桂縣、那坡、果化、隆安、邕寧、崇左等縣境內(nèi)，探明鋁土礦儲量居全國第4位，預(yù)測鋁土礦儲量在8億t以上。

(5)山東的鋁土礦主要分布在淄博、新泰、洪山等縣境內(nèi)，其探明鋁土礦儲量占全國總儲量的3%。

(6)此外，在海南、廣東、福建、云南、江西、湖北、湖南、陜西、四川、新疆、寧夏、河北等省(區(qū))，也有鋁土礦礦床產(chǎn)出。

盡管我國鋁礬土儲量豐富，但是每年的開采量和消耗量都非常大，同時(shí)國家政策導(dǎo)向把高鋁礬土應(yīng)用氧化鋁工業(yè)，導(dǎo)致耐火級高鋁礬土供應(yīng)日益緊缺，制約了耐火行業(yè)的發(fā)展。如何利用品味較低的鋁礬土是未來研究的重點(diǎn)?；仡櫸覈咪X礬土生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)，立足于我國高鋁礬土資源的開采、加工和應(yīng)用，高鋁礬土均質(zhì)化的必要毋庸置疑，是高鋁礬土資源未來的發(fā)展方向。

氧化鋁質(zhì)原料系指由電熔或燒結(jié)而制成的、以Ⅱ氧化鋁為主晶相、氧化鋁含量較高的材料，屬三方晶系。常見的氧化鋁質(zhì)原料有工業(yè)氧化鋁、燒結(jié)剛玉、電熔剛玉等。

工業(yè)氧化鋁

工業(yè)氧化鋁是將礬土原料經(jīng)過化學(xué)處理，除去硅、鐵、鈦等氧化物而制的，是高純度氧化鋁原料。主要應(yīng)用于鋁含量較高、雜質(zhì)含量較低、使用要求嚴(yán)苛的高檔耐火材料基質(zhì)部分，如玻璃行業(yè)用電熔氧化鋁磚等。

α氧化鋁微粉是工業(yè)氧化鋁煅燒后的產(chǎn)物，經(jīng)過粉磨工藝，其中值直徑可達(dá)19m，且活性好。由于其粒徑細(xì)、比表面積大，表面活化能較大、活性強(qiáng)，常用于不定形耐火材料中，主要作用是優(yōu)化基質(zhì)、促進(jìn)燒結(jié)、增加流動性等施工性能，是超細(xì)粉技術(shù)的主要媒介之一。也有用于定型耐火制品中，主要作用是優(yōu)化基質(zhì)和促進(jìn)燒結(jié)。

燒結(jié)剛玉

燒結(jié)剛玉系指采用燒結(jié)法制得的剛玉，一般原材料采用工業(yè)氧化鋁，還包括一種板狀剛玉。一般認(rèn)為氧化鋁含量在99.3～99.7%、真密度大于等于3.99/cm3、體積密度大于等于3.439/cm3、氣孔率小于等于2%的燒結(jié)氧化鋁，即為耐火材料所用燒結(jié)剛玉。燒結(jié)剛玉具有高純、致密、高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、優(yōu)良的抗熱震和抗侵蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)高純剛玉制品。

電熔剛玉

電熔剛玉種類較多，包括電熔白剛玉、電熔致密剛玉、電熔亞白剛玉、電熔棕剛玉等等，其中最常用的是電熔白剛玉。電熔剛玉具有高純、致密、高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、優(yōu)良的抗侵蝕性能，耐酸堿、高溫下體積穩(wěn)定、氣孔率低等優(yōu)點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)高純剛玉制品。

耐火材料工業(yè)用莫來石原料一般是人工合成，有價(jià)值的天然莫來石礦很少。合成莫來石主要由燒結(jié)法和電熔法制得。莫來石具有化學(xué)組成中鋁硅總量高，雜質(zhì)含量少，加上莫來石特有的晶體形狀，以及較小的膨脹系數(shù)等優(yōu)良性能，一般用于生產(chǎn)中高檔高鋁耐火材料，可用于高溫窯爐中工況條件較苛刻的部位。

燒結(jié)法合成莫來石，是以硅石、高嶺石、高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁為原料，按照莫來石理論組成配方，經(jīng)充分混合和磨細(xì)，成型坯體，在回轉(zhuǎn)窯或梭式窯中1700-1750℃高溫煅燒而成。一般鋁含量在65～75%，礦物組成中莫來石相86-99%，剛玉相0.5～10%，玻璃相0.2～10%。

電熔莫來石是采用工業(yè)氧化鋁、優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礬土、高純硅石等為原材料，按照一定配比混合倒入電弧爐中，經(jīng)熔融合成制得。一般鋁含量不小于76%。

藍(lán)晶石族原料包括藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石，三者屬于同質(zhì)異構(gòu)體。藍(lán)晶石族礦物在高溫發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化的過程中，伴隨體積膨脹，耐火材料引入藍(lán)晶石族礦物也正好是利用其體積變化，抵消耐火材料在高溫煅燒過程中的體積收縮，避免耐火制品開裂，實(shí)現(xiàn)體積穩(wěn)定性，從而提高使用壽命。除此之外，藍(lán)晶石族礦物鋁硅總量高、雜質(zhì)含量低也是其優(yōu)勢所在，因此藍(lán)晶石族礦在耐火材料中的應(yīng)用也非常普遍，主要應(yīng)用于中高檔耐火材料。