了解三大耐火原料之—鋁土礦

近年來(lái)，耐火材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速擴(kuò)張。中國(guó)已成為世界耐火材料的生產(chǎn)和出口大國(guó)。耐火材料行業(yè)發(fā)展與國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源的保有量休戚相關(guān)。中國(guó)的鋁土礦資源豐富，作為三大耐火原料之一的鋁土礦支撐著中國(guó)耐火材料近十年的高速發(fā)展。

近年來(lái)，城市化建設(shè)發(fā)展迅猛，一座座高樓大廈平地而起，帶動(dòng)了耐火建筑材料行業(yè)的快速發(fā)展。實(shí)際上，耐火材料不僅僅是建筑行業(yè)的重要材料，也是鋼鐵、有色、石化、機(jī)械、電力、環(huán)保乃至國(guó)防等涉及高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料、各種高溫工業(yè)熱工窯爐和裝備不可或缺的重要支撐材料。耐火材料的技術(shù)進(jìn)步對(duì)高溫工業(yè)的發(fā)展起著不可替代的關(guān)鍵作用。

耐火材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速擴(kuò)張。中國(guó)已成為世界耐火材料的生產(chǎn)和出口大國(guó)。耐火材料行業(yè)發(fā)展與國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源的保有量休戚相關(guān)。中國(guó)的鋁土礦資源豐富，作為三大耐火原料之一的鋁土礦支撐著中國(guó)耐火材料近十年的高速發(fā)展。

鋁土礦簡(jiǎn)介

鋁土礦又叫作礬土或鋁礬土，主要成分為氧化鋁，是一種灰白色或褐黃色至淺紅色土狀礦物。密度3.45g/cm3，莫氏硬度為1～3，不透明，質(zhì)脆。

耐火材料行業(yè)所用的鋁礬土通常是指煅燒后Al2O3>=48%、而含F(xiàn)e2O3較低的鋁土礦，高鋁礬土熟料是經(jīng)過(guò)煅燒的鋁礬土礦。顏色為灰白淺黃及深灰色，耐火度高達(dá)1780℃，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、物理性能良好，主要用于高鋁質(zhì)耐火材料。耐火材料用鋁土礦精礦的技術(shù)要求如下：

鋁土礦資源分布

世界鋁土礦資源較為豐富，據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年數(shù)據(jù)顯示，世界鋁土礦資源量為550-750億噸，已探明儲(chǔ)量約為280億噸。世界鋁土礦儲(chǔ)量分布餅狀圖如下：

主要國(guó)家探明鋁土礦儲(chǔ)量：

我國(guó)鋁土礦資源比較豐富，在全國(guó)18個(gè)省、自治區(qū)、直轄市已查明鋁土礦產(chǎn)地200多處，其中大型產(chǎn)地70多處.主要產(chǎn)地分布如下：

鋁土礦加工工藝

1、選礦提純

鋁土礦一般不需要復(fù)雜的選礦技術(shù)，這是因?yàn)榇蟛糠珠_(kāi)采出來(lái)的原礦石能夠滿足應(yīng)用的技術(shù)要求。鋁土礦的選礦提純一般可以通過(guò)洗礦和濕法篩分或分級(jí)的方法除去原礦中大量的二氧化硅；采用重力選礦法奮力鋁土礦中的含鐵紅土；采用螺旋選礦機(jī)和強(qiáng)磁選機(jī)可除去菱鐵礦。

2、煅燒制備鋁礬土熟料

耐火材料行業(yè)所用的鋁礬土通常是指煅燒后Al2O3>=48%、而含F(xiàn)e2O3較低的鋁土礦。煅燒后的鋁礬土耐火度高達(dá)1780℃，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、物理性能良好。

鋁礬土的煅燒主要分為三個(gè)階段：分解階段、二次莫來(lái)石化階段和重晶燒結(jié)階段。

（1）分解階段

400~1200℃范圍內(nèi)為鋁礬土的分解階段。在該階段，鋁礬土中的水鋁石和高嶺石在400℃時(shí)開(kāi)始脫水，至450～600℃反應(yīng)激烈，700～800℃完成。水鋁石脫水后形成剛玉假象，此種假象仍保持原來(lái)水鋁石的外形，但邊緣模糊不清，折射率較水鋁石低，在高溫下逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閯傆?。高嶺石脫水后形成偏高嶺石，950℃以上時(shí)偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石和非晶態(tài)SiO2，后者在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞ⅰ?/span>

（2）二次莫來(lái)石化階段

1200~1400℃為二次莫來(lái)石化階段。在1200℃以上，從水鋁石脫水形成的剛玉與高嶺石分解出來(lái)的游離SiO2繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)形成莫來(lái)石，被成為二次莫來(lái)石。在二次莫來(lái)石化時(shí)，發(fā)生約10%的體積膨脹。同時(shí)在1300～1400℃以下時(shí)鋁礬土中的Fe2O3、TiO2和其它雜質(zhì)與Al2O3、SiO2反應(yīng)既可形成液相， Fe2O3、TiO2也可進(jìn)入莫來(lái)石的晶格形成固溶體。液相的形成，有助于二次莫來(lái)石化的進(jìn)行，同時(shí)也為重晶燒結(jié)階段準(zhǔn)備了條件。

（3）重晶燒結(jié)階段

在二次莫來(lái)石化階段，由于液相的形成，已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生某種程度的燒結(jié)，但進(jìn)程很緩慢。只有隨著二次莫來(lái)石化的完成，重晶燒結(jié)作用才開(kāi)始迅速進(jìn)行。在1400～1500℃以上，由于液相的作用，剛玉與莫來(lái)石晶體長(zhǎng)大，1500℃時(shí)約10μm，到1700℃分別為60μm和90μm；同時(shí)，微觀氣孔在1200℃到1400～1500℃之間約為100～300μm，基本保持不變；在1400～1500℃以后迅速縮小與消失，氣孔率降低，物料迅速趨向致密。

3、拜耳法制備氧化鋁

鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁主要采用拜耳法，工藝流程為：

拜耳法制備的氧化鋁可以作為耐火材料行業(yè)所使用的各種氧化鋁質(zhì)原料。

鋁礬土在耐火材料中的應(yīng)用

在耐火材料工業(yè)中，鋁礬土被用來(lái)生產(chǎn)各種高鋁質(zhì)耐火制品和不定型耐火材料，以鋁礬土為原料生產(chǎn)的耐火精密器件或耐火磚、耐火纖維氈等材料在鋼鐵、有色、石化、建材、機(jī)械、電力、環(huán)保乃至國(guó)防中都有應(yīng)用。