{冶金行业管理}硅酸铝质矿物原料.pptx

硅酸铝质矿物原料,1、定义： 硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料 2、品种： 半硅质制品、粘土质制品和高铝质制品 硅酸铝质耐火材料的基本特性主要取决于它们的化学矿物组成，制品中的矿物组成，因其Al2O3SiO2 比值不同而异 3、应用： 硅酸铝质耐火材料目前广泛应用于冶金、机械制造、石油化工、动力、以及轻工等工业生产领域所用的热工没备的内衬结构材料硅酸铝质耐火材料,3,Al2O3-SiO2系耐火材料的分类和主要矿物组成,,,,,,,,1、定义：是指含Al2O365%的半酸性制品或半酸性耐火材料 2、品种：蜡石砖、蜡石-碳化硅砖 3、应用：铁水包、盛钢桶衬砖、焦炉凉焦台等 4、主要特点： 1）具有不太大的膨胀性，这种微量膨胀有利于提高砌体的整体性，减弱熔渣沿砖缝对砌体的侵蚀； 2）当高温熔渣与砖面接触后发生反应，在砖面形成一层粘度很大的釉状物质，阻止了熔渣向砖内的渗透，提高了抗渣侵蚀能力且不挂渣半硅质耐火材料,5、原料： 天然蜡石 含有天然石英杂质、Al2O3含量低的粘土或高岭土 耐火粘土、高岭土等选矿时所得的尾矿 煤矸石 6、分布： 我国的蜡石资源丰富，福建、浙江、内蒙、广东、四川河北等地均有产出，但是比较集中分布在福建和浙江，其中福建蜡石储量占全国的一半以上。

1、由来： 叶蜡石（Pyrophyllite）是一种含水的铝硅酸盐，是一种致密状或片状呈黄、灰绿、褐红等色的低温热液蚀变矿物，属于粘土矿物的一种又有青田石、寿山石、冻石、蜡石之称蜡 石,2、矿物组成： 工业所用的蜡石并非纯叶蜡石，一般蜡石系指有滑感以叶蜡石为主的矿石，实际生产工业所用的蜡石都是叶蜡石为主，与高岭石、水铝石、石英、玉髓和云母等类矿物共生的致密块状矿石 蜡石矿物组成中，除叶蜡石外，尚有铝质矿物如：水铝石、高岭石、蒙脱石、迪开石、蓝晶石、红柱石、云母类矿物硅质矿物如：石英、玉髓等3、种类： 根据矿物组成，将蜡石分为铝质蜡石（包括高岭石质蜡石和水铝石质蜡石）、叶蜡石质蜡石和硅质蜡石 有些分成五大类：叶蜡石、水铝石叶蜡石、高岭石叶蜡石、凝灰质叶蜡石、含铁叶蜡石叶蜡石矿石自然类型,1、化学组成与结构： 叶蜡石化学式为Al2Si4O10(OH)2或Al2O3.4SiO2.H2O，其中Al2O3占28.3%，SiO2 占66.7%，H2O占5.0% 叶蜡石为单斜晶系，是2:1型层状硅酸盐矿物，与滑石相似，但叶蜡石中Si2O52-组成的六方网层之间由“氢氧铝层”来连接，而后者为“氢氧镁层”，即前者为二八面体型，后者为三八面体型 。

叶蜡石化学组成、结构与性质,2、物理性质 叶蜡石颜色为浅黄的白色、淡绿色、紫褐色等比重小（2.65-2.9或2.84），解理平行001完全，具滑感，硬度小为1-2 叶蜡石受热膨胀，在加热至700C以上时体积稍有膨胀，膨胀率低，在1.2-2.1%之间 叶蜡石含结构水少（5%），故在加热过程中因脱水产生的体积收缩小，灼减小，其脱水过程比较缓慢，过程也较长从550C延续到1100C左右比高岭石（620-690C）、水铝石（450-700C）等缓慢得多 从热膨胀变化曲线看，体积稳定基于以上的性质，可以用其生料制成不烧砖直接使用3、蜡石加热变化 1、以叶蜡石为主要矿物组成的蜡石，其在加热过程相变化为： 600C仍为叶蜡石，但颜色变浅 1000C处理后，叶蜡石结构大部分被破坏，叶蜡石分解 1100C处理后，开始出现微弱的莫来石、-方石英 1200C莫来石及-方石英含量增加 1350CX射线谱线与1200C时相比，没有明显的区别显微镜下，观察叶蜡石仍保持原来的假象，只有个别的颗粒边界不清，轮廓模糊 叶蜡石的加热变化表明，以叶蜡石为主要矿物组成的制品，在1200C以下使用时稳定在1200C使用时，由于存在石英向方石英的相变，呈现膨胀性。

2）蜡石在加热过程中的气孔率变化 从试验中发现，各种蜡石的气孔率在900C以后，均有明显下降，其中以高岭石质蜡石更为突出，这是因为此蜡石还含有较多的云母类矿物，在900C以后有较多的低共熔物出现的缘故 3）蜡石的差热分析曲线 铝质蜡石（包括高铝质和水铝石质）的差热曲线上有狭窄尖锐的吸热谷和放热峰而叶蜡石质和硅质蜡石吸热谷平缓，这是由于高岭石和水铝石急剧脱水造成的1、定义： 氧化铝含量在30%48%的硅酸铝质耐火材料 2、性能： 耐热震性较好荷重软化开始温度12501450高温性能较好，由制品中氧化铝含量和杂质（三氧化二铁、氧化钾、氧化钠）含量决定粘土制品按氧化铝含量分为一等（不小于40%）、二等（不小于35%）和三等（不小于30%），其相应耐火度分别为1730、1670和16103、应用： 用作高炉、热风炉、加热炉、锅炉、石灰窑、玻璃窑、陶瓷烧成窑中的耐火材料粘土质耐火材料,定义：粘土是可塑性的包括高岭土、多水高岭土、颗粒非常小的（<28microm）硅酸铝盐它一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成 种类： （1）硬质粘土沉积矿床（时间长）、致密水中不分散，可塑性差熟料,,,,,,（2）软质粘土（半软质粘土、可塑粘土）沉积矿床（时间短）、松散水中分散，可塑性好结合剂,山东淄博地区的硬质粘土含有较低的杂质成分焦宝石,粘土原料,,,,,,,,,分布： 河南、山西、山东、辽宁、内蒙等地的粘土资源贮量很大，并且品种齐全；在江西、湖南、广西、江苏、浙江等地也有优质的高岭土矿物。

粘土可能有的矿物组成,高岭石（kaolinite）： Al4Si4O10(OH)8 三斜晶系，对称型 1 典型的层状硅酸盐,鉴定特征： 晶体呈菱形片状或假六方片状，但极细小，仅电子显微镜下才能见到多为隐晶质致密块状或土状集合体 白色，因杂质而带黄、浅褐、浅红、浅绿、浅蓝等色调致密块体土状光泽，H23；土状块体 H=1，疏松，易为手捏碎成粉末，具粗糙感，干燥时吸水性强，粘舌，加水具强可塑性但不膨胀高岭石是分布最广的粘土矿物，具有强可塑性和烧结性、较高的耐火度(一般可1750)、良好的电绝缘性，以及较强的化学稳定性高岭石的加热变化 Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O （450550） Al2O32SiO2 Al2O3（无定形）+2SiO2 （无定形） Al2O3（无定形）- Al2O3（结晶型） （930960 ） 3- Al2O3 +6SiO2 （无定形）A3S2+4SiO2 （无定形） SiO2 （无定形）SiO2 （方石英） （12501300） （一次莫来石）1200 主要为莫来石长大，至1500 1600结束，方石英成玻璃相。

用途： 作为耐火材料的最主要矿物原料，广泛应用于陶瓷、电瓷、冶金、玻璃、水泥、化工等工业 作为配料(填充剂、吸附剂、涂料)、漂白剂用于造纸、橡胶、油漆、颜料、纺织、化工、建筑等工业； 作为合成4A型沸石的主要矿物原料； 可作为提取Al的来源1、定义：是指氧化铝含量大于48%的硅酸铝耐火材料 2、种类： 1）根据Al2O3含量通常分为三类： I等高铝大于75% Al2O3；II等高铝65-75% Al2O3；III等高铝48-65% Al2O3 2）根据矿物组成分： 红柱石质、硅线石质、莫来石质、莫来石刚玉质、刚玉莫来石、刚玉质 3、应用： 钢包衬砖、热风炉用低蠕变砖、刚玉莫来石窑具、电炉顶用红柱石砖,高铝质耐火材料,4、高铝原料种类： 1）铝矾土 2）蓝晶石族矿物 3）合成莫来石 4）氧化铝例如：工业氧化铝、活性氧化铝、烧结刚玉、电熔刚玉,铝 矾 土,1、定义 铝矾土(又称铝土矿)是以三种铝的氢氧化物为主和其它少量伴生矿物所组成的混合物这三种铝的氢氧化物为一水硬铝石(-Al2O3.H2O)、一水软铝石(-Al2O3.H2O)、三水铝石(-Al2O3.3H2O) 2、分类 1）根据铝土矿矿石的外观结构分： 粗糙状（土状）铝土矿； 致密状铝土矿； 豆鲕状铝土矿； 气孔状、杏仁状铝土矿；,2）根据含铝矿物成分： 一水型铝土矿（包括一水硬铝石型和一水软铝石型） 三水型铝土矿 （三水铝石型） 3）根据所含主要矿物成分 一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite（D-K型） 一水硬铝石diaspore-叶蜡石pyrophillite（D-P型） 勃姆石Boehmite-高岭石kaolinite（B-K型） 一水硬铝石diaspore-伊利石Illite（D-I型） 一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite-金红石Rutile（D-K-R型）,我国铝土矿的分类,4）根据成因分： 风化型和 沉积型包括滨海沉积型、浅海沉积型、陆相沉积型,,,,,,,,,,,,水铝石高岭石类(D-K型)铝矾土的分类及特征,3、矿物组成 铝土矿中除铝的氢氧化物外，高岭石、多水高岭石、绿泥石等粘土矿物、含铁氧化物赤铁矿、针铁矿等、,4、加热过程中的物相变化 铝的氢氧化物热分解转化为-Al2O3、 -Al2O3 ， 高岭石、多水高岭石等莫来石化 -Al2O3+SiO2 A3S2 Fe2O3、TiO2促进莫来石化，CaO、R2O抑制莫来石化,蓝晶石族矿物,1、定义： 蓝晶石族矿物是指蓝晶石(kyanite)、硅线石(sillimanite)和红柱石(andalusite)，它们是同素异构矿物，存在一定的的相关系。

蓝晶石族矿物属孤岛状硅酸盐结构，因阳离子配位上的差异，矿物学特性和物理性能也不同例如热性质，高温煅烧后均转变为莫来石和熔融二氧化硅，转化温度、速度、时间和体积膨胀率分子式： Al2SiO5 结构式： 蓝晶石(kyanite) Al2SiO4O 红柱石(andalusite) AlAlVSiO4O 硅线石(sillimanite) AlAlSiO5,2、化学成分,Al 的氧化物的两性： 酸性条件下Al 起阳离子的作用，CN=6； 碱性条件下形成铝酸根，CN=4 rAl / rO = 0.386（近于0.414） 高压条件下CN = 6 ； 高温条件下CN = 4 高温或碱性条件下易形成硅线石AlAlSiO5 ； 高压或酸性条件下易形成蓝晶石Al2SiO4 O这三种矿物一般是氧化铝质沉积岩受变质作用生成的，均赋存于变质岩中，蓝晶石、硅线石主要产于区域性变质岩内，而红柱石产于接触变质岩内 矿床主要有3种类型：石英岩型、片岩型和片麻岩型原矿中或多或少地含有石英、黑云母、白云母、绿泥石、石榴石、磁铁矿等 一般矿床有用矿物含量少，大都在10-40%，需选矿后使用。

3、矿床类型,红柱石,我国部分三石矿物矿床成因类型,4、晶体结构,蓝晶石（kyanite）： Al2SiO4O 三斜晶系，结构中O近似作立方最紧密堆积，Al充填2/5的八面体空隙，Si充填1/10的四面体空隙O的最紧密堆积面(110)方向，每个氧与个Si、2个Al或4个Al相连AlO6八面体以共棱方式联结成c轴的链常呈浅蓝色，也有蓝绿色、灰白色，c轴的扁平柱状或板条状红柱石（andalusite）：AlAlVSiO4O 斜方晶系晶体结构中1/2的Al配位数为6，组成AlO6八面体，以共棱方式沿c轴连结成链；链间以配位数为5的Al和SiO4四面体相连结O有两种配位：一种与个Si和两个Al连结；另一种则与3个Al连结，不参加SiO4柱状晶体，横断面近正方形有时含定向排列的碳质包裹体 ，横断面呈黑十字形（空晶石）集合体常呈平行状或放射状（菊花石）矽线石（sillimanite）：AlAlSiO5 斜方晶系，由SiO4和AlO4四面体沿c轴交替排列，组成AlSiO5双链；双链间由AlO6八面体联结，AlO6八面体。