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硅质、半硅质耐火材料原材料

文章出处:未知 人气: 发表时间:2019-11-22 17:23
一、硅石
 
1.矿产概况
我国内蒙古、辽宁、河北、山西、河南、湖北、湖南、江西、安徽、广东、云南等地都大量出产硅石。
 
我国华北地区有分布较广、品质很好的形成于中、上远古纪的大型石英砂岩和石英岩矿床,如辽宁本溪和辽阳、吉林浑江、河北北部、河南涓池、安徽凤阳等地。在云南昆明,有震旦纪的石英砂岩。华南地区有分布较广、品质好的形成于泥炭-石盆纪的石英砂岩矿床,如湖南的湘潭、株洲、长沙,湖北武昌,江苏吴县等地。朱罗纪的石英砂岩矿床多与煤系有关,例如四川铜梁的石英砂岩矿。
 
2.技术指标
冶金工业部标准ZBD53001-90规定了适用于耐火材料、铁合金和工业硅用硅石原料的技术条件,见表。
硅质耐火材料 
硅石原料的技术条件
 
但是,玻璃行业制造优质硅砖对原料有更高的需求。
按照JC/T616-2003玻璃窑用优质硅砖,产品的熔融指数要满足式(1-1)的要求。
熔融指数=2×(K2O+Na2O)+A12O3≤0.5%    (1-1)
 
3.原料性质
石英族矿物包括B-石英、a-石英、鳞石英和方石英等。
从室温到573℃,3-石英是稳定的矿物。3-石英的分子式为SiO2,属于三方晶系,硬度7、相对密度2.65,折射率n。=1.5442,n=1.5533,n-n。=0.0091。在未烧熟的陶瓷、硅砖、耐碱砖和黏土质耐火砖材料中,常能见到3-石英。注意,耐火材料行业所称的B-石英,在地质行业的某些书籍上叫做a-石英。
 
在753℃,B-石英开始转化为a-石英。从573~870℃,a-石英是稳定的矿物。a-石英的分子式为SiO2,属于六方晶系,相对密度2.533,折射率n。=1.54329,ne=1.5405,0.0066。注意,耐火材料行业所称的a-石英,在地质行业的某些书籍上叫做B-石英。
 
在870℃,a-石英开始转化为a一鳞石英,转变伴随的体积变化高达14%。从870~1470℃,a一鳞石英是稳定的矿物。a一鳞石英的分子式为SiO2,属于斜方晶系,相对密度2.228。室温下,能见到的是y一鳞石英,其折射率ng=1.469~1.471,nm=1.469~1.480,np=1.473~1.483,ng-np=0.003~0.004。在硅砖中,能够见到y-鳞石英。
 
在1470℃,a一鳞石英开始转化为a-方石英。1470℃至熔点,a-方石英是稳定的矿物。a-方石英的分子式为SiO2,属于四方晶系,相对密度2.229。室温下,能见到的是B-方石英,其折射率n。=1.487,n=1.484,n。-n=0.003。在硅砖中,能够见到的是3-方石英。
 
制造硅砖或半硅质砖时,原料中难免含有大量石英矿物。在烧成条件下,砖内的a-石英转化为a一鳞石英或a-方石英时将伴随很大的体积变化,产生很大的应力,致使耐火材料发生结构松散,甚至开裂报废。所以,制造这些耐火材料都必须严格控制升温制度,特别在重要的升温阶段务必要保持温度均匀、缓慢上升,防止砖内SiO2发生不均匀或过快的转化而产生大量废品。
 硅质耐火砖
二、硅灰
硅灰是生产金属硅或硅铁合金时回收炉内溢出废气中烟尘得到的副产品。在电弧炉高温的作用下,炉内的石英被熔化成SiO2液体,液态的SiO2被C还原成Si。同时,一部分SiO2也被还原成SiO气体。SiO气体随烟气溢出炉外,又被空气中的O2氧化成SiO2,随后,这些SiO2就冷凝成平均粒径<1um的玻璃态质小球,并为炉外收尘装置所捕集。
 
此外,使用错英石生产脱硅告原料时,也可以捕集到硅灰。这种硅灰也可以用于制造耐火材料。
 
硅灰的SiO2含量为90%~98%,比表面积为15~30m/g,中值粒径0.3~0.5um,pH=5.3~7.6。进口硅灰的纯度较高,pH值较低。国产硅灰的纯度较低,pH值较高。国产硅灰含有的少量MgO和R2O使其呈弱碱性。一般情况下,使用进口硅灰配制出的耐火浇注料的流动性很好,但原料成本也很高。
 
三、叶蜡石
1.矿产概况
我国的叶蜡石矿床主要分布于浙闽沿海的中生代火山岩中。沿上虞-政和-大浦-海丰断裂带分布的中生代断陷盆地及火山洼地内,有发育厚大的酸性火山岩,其中赋有叶蜡石和明巩石矿床。例如,上虞、青田、福州、闽清等地的一系列较大叶蜡石矿都位于这一带。
 
按探明储量来说,叶蜡石主要产于福建,其次为浙江,广东、北京、江西、吉林、辽宁、四川、内蒙古、青海也有少量分布。其中,与火山有关的有:福建福州、江西上饶、浙江的青田、上虞和临海。含铝岩石成岩热液蚀变形成的有:浙江常山、北京门头沟。含矿热液裂隙充填的有:浙江临安。
 
2.技术指标
我国尚无关于叶蜡石耐火原料的国家或行业标准。福建福州峨媚关于耐火材料用叶蜡石的企业标准见表。
硅质耐火材料 
耐火材料用叶腊石的技术条件
 
硅质耐火材料 
日本耐火材料所用叶腊石的品质
 
3.原料性质
叶蜡石呈浅黄的白色、淡绿色、紫褐色等颜色,带珍珠状或闪耀光泽,具有油脂感。
 
叶蜡石的化学式为Al2[Si,O1o](OH)2,其中AI2O3占28.3%,SiO2占66.7%,水分约5%,其中含MgO、FeO、Fe2O3、CaO等杂质。叶蜡石为单斜晶系矿物,np=1.534~1.556,nm=1.586~1.589,ng=1.596~1.601,ngnp=0.046~0.062,相对密度为2.66~2.90,硬度~1。
 
升温至600℃时,叶蜡石开始脱水;700℃以上时,叶蜡石开始膨胀;约1100℃时,叶蜡石开始分解形成莫来石和方石英。图显示了加热过程中,叶蜡石的体积变化。
 
硅质耐火材料 
加热过程中叶腊石的体积变化
 
含Fe2O3少或白度好的叶蜡石可作陶瓷、玻璃和造纸的原料。稍次的叶蜡石可作塑料、橡胶的填料。叶蜡石还可作携瓷、焊条的原料以及铅笔、糖果、医药和化妆品的填料。以前,叶蜡石是盛钢筒的主体耐火材料。随着炉外精炼的推广,盛钢筒的温度不断提高,叶蜡石难以胜任新的工作条件,钢包改用了其他耐火材料。目前,一些耐火材料厂利用叶蜡石作为不定形材料的组分。江浙一带的耐火材料厂也用叶蜡石的下脚料作耐碱砖。
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