了解三大耐火原料之—鋁土礦

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

近年來，城市化建設(shè)發(fā)展迅猛，一座座高樓大廈平地而起，帶動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。

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

鋁土礦簡介

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，已探明儲量約為280億噸。世界鋁土礦儲量分布餅狀圖如下：

主要國家探明鋁土礦儲量：

我國鋁土礦資源比較豐富，在全國18個省、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_采出來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洗礦和濕法篩分或分級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階段：分解階段、二次莫來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℃時開始脫水，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℃以上時偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎头蔷B(tài)SiO2，后者在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞ⅰ?/span>

（2）二次莫來石化階段

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

（3）重晶燒結(jié)階段

在二次莫來石化階段，由于液相的形成，已經(jīng)開始發(fā)生某種程度的燒結(jié)，但進(jìn)程很緩慢。只有隨著二次莫來石化的完成，重晶燒結(jié)作用才開始迅速進(jìn)行。在1400～1500℃以上，由于液相的作用，剛玉與莫來石晶體長大，1500℃時約10μm，到1700℃分別為60μm和90μm；同時，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)保乃至國防中都有應(yīng)用。