第五章礦物原料的應(yīng)用

隨著科技進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦物原料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，應(yīng)用功效

日益提周。

當(dāng)前礦物應(yīng)用的主要領(lǐng)域包括耐火、保溫、絕緣、陶瓷、建筑、化工、填料、

農(nóng)用、藥用、環(huán)保、研磨、寶石和功能礦物等。

保溫材料具有導(dǎo)熱率低、容重小，兼具隔音功能，是節(jié)能工程的基本材料之

O

天然保溫礦物原料包括蛭石、石棉（主要是纖蛇紋石石棉）、纖維水鎂石、

石膏和硬石膏等。

珍珠巖、黑耀巖、硅藻土、浮巖、膨脹頁巖等，因其天然多孔或經(jīng)熱處理而

使表觀密度較小，熱導(dǎo)率降低，可作為天然保溫材料P

膨脹頁巖與粘土及煤砰石可制作保溫陶粒。

玄武巖、輝綠巖、蛇紋巖可用以生產(chǎn)巖棉。

微孔硅酸鈣保溫材料是由硅質(zhì)（石英、硅藻土、膨潤土、沸石、火山灰等）

和鈣質(zhì)（主要為石灰）礦物原料組成。

空心微珠（漂珠）是熱電廠燒煤后粉煤灰的副產(chǎn)物。

陶瓷是指以粘土、長石和石英為主要原料，經(jīng)粉碎、混煉、成型、燒成而制

成的陶器、帽器和瓷器的總稱。

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，發(fā)展了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、電子陶瓷等特種陶瓷

或精細(xì)陶瓷。

可塑性原料主要為粘土，不同陶瓷對其可塑性、結(jié)合性、吸附性、燒結(jié)性及

燒后顏色均有不同要求。

石英是常用的減粘原料，其作用在于合理降低粘土或坯泥的可塑性和粘結(jié)

性，從而減少坯體的干燥收縮和燒后收縮。

長石是陶瓷坯料、釉料、色料的基本熔劑原料之一。

水泥是一種膠凝材料，它在一定的物理、化學(xué)條件下能從漿體變成堅(jiān)固的石

狀體，并能膠結(jié)其他物料。

水泥熟料中的主要礦相有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣等。

水泥生產(chǎn)中有害的雜質(zhì)為MgO、K2O、NazO、SO3等。

生產(chǎn)水泥的主要原料以石灰?guī)r為主，也可以用大理巖、泥灰?guī)r等，主要礦相

為方解石；常用的粘土質(zhì)原料有粘土、鋁土礦、頁巖、泥巖等；輔助性原料包括

礦化劑螢石、緩凝劑石膏等。

玻璃是有石英、純堿、長石及石灰?guī)r等原料在高溫下熔融而形成的玻璃熔體

經(jīng)拉制或壓制等方式而形成的產(chǎn)品。

玻璃按化學(xué)組成特點(diǎn)可分為鈉鈣玻璃、鋁鎂玻璃、鉀玻璃、硼硅玻璃、鉛玻

璃、石英玻璃等。

生產(chǎn)玻璃的主要原料有：（一）作為玻璃主要組成的硅質(zhì)原料，如石英砂、

石英巖、脈石英等；（二）配料礦物原料，如碳酸鹽巖（白云巖、石灰?guī)r、菱鎂

礦）主要提供CaO、MgO,長石（通常用堿性長石）提供AkO3和部分堿質(zhì)，芒

硝提供Na?O；（三）助熔性原料，主要是螢石。

化工原料是指在化工生產(chǎn)過程中能全部或部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的物質(zhì)。

化工礦物原料通常是化工起始原料，參與整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，提高化工產(chǎn)品

所需的化學(xué)組分。

工業(yè)用硫酸（硫、黃鐵礦）、鹽酸（石鹽）、硝酸（鈉硝石）、硼酸（硼砂、

硼鎂石）、磷酸（磷灰石）、氯氟酸（螢石）、燒堿（石鹽、芒硝），均可用天然礦

物制取。

各種鎂化合物可用含鎂礦物（如白云石、菱鎂礦、水鎂石、蛇紋石、橄欖石

等）制取，紅柱石、藍(lán)晶石、矽線石、霞石、白榴石及三水鋁石、一水鋁石族礦

物是生產(chǎn)鋁化合物的礦物原模。

生產(chǎn)鋅較白需用毒重石，鈦白粉需用金紅石，生產(chǎn)鑄鹽或活性二氧化鎬用菱

鋅礦。

另外，化工助劑礦物原料也很重要。如水鎂石。

農(nóng)用礦物是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所利用的礦物。包括：

肥料礦物：鈉硝石、鉀硝石是氮肥原料；白云石、方解石、蛇紋石、菱鎂礦、

磷灰石、石膏等是生產(chǎn)鈣鎂磷肥的礦物原料，鉀肥生產(chǎn)可用光鹵石、鉀鹽、霞石、

白榴石、鉀長石、微斜長石等。

飼料礦物：碳酸鈣類、磷灰石、食鹽、含鎂礦物等用于補(bǔ)充Ca、P、Mg等

元素。

農(nóng)藥礦物：雄黃、雌黃。硫磺、毒重石、重晶石、膽磯等原料用于制農(nóng)藥。

土壤改良礦物：蛭石等多孔礦物用于改善土壤結(jié)構(gòu)，施加膨潤土可提高輸送

水、保水及保肥能力，用生石灰或石膏來改變土壤的酸堿度C

填料乂稱填充劑，即添加進(jìn)制品（如塑料、橡膠、涂料、紙張等）中作充填

用的材料。它對制品可以起改善性能，降低成本，改進(jìn)工藝特性等多方面的作用。

塑料填料包括滑石、石英、高嶺土、膨潤土、碳酸鈣等，起到降低成本、補(bǔ)

強(qiáng)、調(diào)整塑料的流變性、改善塑料化學(xué)性質(zhì)，并改進(jìn)熱、電性能。

橡膠填料：活性碳酸鈣、氧化硅等用于補(bǔ)強(qiáng)，白色填料可增大容積，降低成

本，堿性礦物可改善硫化性能。

紙由紙漿、填料和添加劑組成。紙漿多由植物纖維素原料提供，形成網(wǎng)狀形

態(tài)，其間的空隙有礦物粉料填充。常見的紙張?zhí)盍嫌懈邘X石、金紅石（鈦白粉）、

方解石、滑石、沸石和水鎂石等。這些填料可以提高紙張的白度和平滑度，并改

善著墨性能。

功能礦物原料:礦物原料按所需利用或進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)物理及界面特性要

求，并與其他原料相結(jié)合，采用不同工藝可以制得的具有不同功能的材料。

按功能可分為力學(xué)功能材料、熱學(xué)功能材料、電、磁功能材料、光功能材

料、吸附功能材料、裝飾功能材料等。

耐火材料礦物原料

耐火材料是指耐火度不低于1580C的無機(jī)非金屬材料，其功能是抵抗高溫

及由高溫產(chǎn)生或衍生的磨蝕、沖擊、化學(xué)侵蝕等破壞力，主要用于冶金、建筑材

料、化工等領(lǐng)域。

耐火材料大多以耐火粘土、硅石、三石、菱鎂礦、白云石等為原料制成。目

前，更多以天然礦物為原料的人工合成原料得到大量應(yīng)用。

下面將按耐火材料的基本化學(xué)組成分類，分別介紹不同類別耐火材料所需的

天然礦物原料和人工合成原料。它們主要包括：硅質(zhì)礦物原料；剛玉質(zhì)礦物原料;

硅酸鋁質(zhì)礦物原料；鎂質(zhì)礦物原料；白云石質(zhì)礦物原料；其他耐火礦物原料。

硅質(zhì)礦物原料

一、硅質(zhì)耐火材料

1、定義：

指氧化硅含量為93—98%的耐火制品。

2、種類：

硅磚、硅質(zhì)泥漿、硅質(zhì)搗打料、石英長水口、硅質(zhì)引流砂。

3、用途：

硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窯、平爐蓄熱室、陶瓷用隧道窯的拱頂?shù)取?/p>

4、主要性能：

1）屬于酸性耐火材料，龍酸性爐渣侵蝕抵抗能力強(qiáng)；

2）其荷重軟化點(diǎn)高（1640—1680%：）。鱗石英（1670。?、方石英

3）爐襯有良好的氣密性。在使用過程中，加熱到1450%：1寸約有1.5%—2.2%

的總體積膨脹，此種殘余膨脹會(huì)使磚縫密合。

4）熱震穩(wěn)定性差，使其應(yīng)用范圍受到了限制。熔融石英例外。

5、硅質(zhì)原料種類：

硅石、硅砂（石英砂）、粉狀石英、石英玻璃。

SiO2的種類及晶型轉(zhuǎn)變：

石英判￡>2-鱗石英產(chǎn)第.方石英>石英熔體

T573℃T163℃T180-270℃J急冷

P-石英供鱗石英。-方石英石英玻璃

T117℃

r鱗石英

*方石英和鱗石英在自然界中極少見，一般產(chǎn)于酸性的火山巖中；

*自然界中石英SiO2大量晶型為低溫石英及其變種，如硅石中的石英、硅砂

中的石英、水晶如紫水晶（含F(xiàn)e或Mn）、煙水晶、黃水晶、薔薇水晶、翡翠石

英（含Ti）等；

*還有隱晶質(zhì)石英如碧玉、燧石、玉髓或瑪瑙，非晶質(zhì)-蛋白石。

A、石英（低溫石英）：SiO2

晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系，對稱型32；結(jié)構(gòu)中［SiCM四面體以角頂相連，He

軸呈螺旋狀排列，有左、右旋之分。

鑒定特征：常呈柱狀晶體，六方柱面上具橫紋，為｛100｝和｛1（）1｝之聚形紋。

集合體呈粒狀、致密塊狀或晶簇狀。

通常為無色、乳白色、灰白色，因含雜質(zhì)色心或細(xì)分散包裹體而呈各種顏色;

玻璃光澤，貝殼狀斷口油脂光澤；透明一半透明。無解理；H7oG2.65o具壓電

性。

異種：

1）顯晶質(zhì)異種：

水晶簇：純凈者無色透明。

紫水晶：微量Fe3+fSi4+產(chǎn)生色心而致紫色。加熱退色。

煙水晶：AF++H+或Na+-Si4+,在x射線或y射線作用下，Al-O鍵電子對

中的一個(gè)電子離位產(chǎn)生空穴色心而成煙黃?暗褐色、黑色。加熱至225℃開始緩

慢褪色，至400℃±煙色漸消失。（注：色透明者稱墨晶；茶褐色者稱茶晶。）

黃水晶：黃色透明者，可能為Fe2+所致。

藍(lán)石英：藍(lán)色。含Ti較高，次有AI、Mn?加熱至300?400C,褪色或變

為紫色。

薔薇石英（芙蓉石）：薔薇紅色或粉紅色，可能由Ti、Mn造成。通常呈致

密塊狀。加熱至575℃褪色；日光下長期暴曬顏色變淺。

2）隱晶質(zhì)異種：

玉髓（石髓）：呈鐘乳狀、腎狀、葡萄狀、皮殼狀等外貌，具蠟狀光澤半透

明的纖維狀異種，常呈乳白、黃、褐、深藍(lán)等色，尚有紅褐色（光玉髓）、蘋果綠

（綠玉髓）、綠色中夾有紅色碧玉小斑點(diǎn)（血玉髓，血滴石，雞血石）。

瑪瑙：不同顏色的玉髓條帶或同心環(huán)狀相間分布。有纏絲瑪瑙、苔紋瑪瑙、

編瑪瑙、截子瑪瑙等。

碧玉：含氧化鐵（可＞20%）的致密塊狀石英?？沙拾导t、紫紅、褐色?黃色、

藍(lán)色、青綠色等。

燧石：暗色（淺灰?褐黑等色）無光澤，呈結(jié)核狀、瘤狀、透鏡狀、條帶狀、

似層狀的堅(jiān)韌極致密的隱晶質(zhì)石英。

用途：

純凈的一般石英大量用作玻璃、陶瓷、混凝土、冶煉硅鋼的原料，也可用于

提取單晶硅。無裂隙、雙晶和包裹體等缺陷的無色透明晶體作壓電材料用于無線

電工業(yè)中振蕩器元件及光學(xué)儀器材料（光譜棱鏡、透鏡等）、耐酸耐高溫的潛材。

顏色美麗者可作工藝品及寶石原料。色澤差的瑪瑙和玉髓可作研磨器具。

B、石英（高溫石英）：SiO2,六方晶系，對稱型622。

鑒定特征：呈特征的六方雙錐晶形（六方柱發(fā)育差）。顆粒較小，晶體幾乎總

呈渾圓狀，表面粗糙?；野咨?，乳白色，玻璃光澤，斷口油脂光澤。

蛋白石（歐泊）：SiO2-nH2O,非晶質(zhì)，但掃描電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在

SiCh小球體堆積。

鑒定特征：無定形，通常呈肉凍狀致密塊體或葡萄狀、鐘乳狀、皮殼狀、多

孔狀、結(jié)核狀。顏色不定，常為蛋白色、無色，含雜質(zhì)可呈各種顏色；易脫水龜

裂而呈白色。

用途：色澤美麗的致密塊狀貴蛋白石或火蛋白石可作名貴的寶石及工藝品材

料。

硅藻土質(zhì)輕多孔，是優(yōu)良的隔音、隔熱材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷原料、

炸藥原料；可用于制作過濾劑，及煉油、制糖的吸附劑和凈化劑；作為催化劑的

載體應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)上。

二、硅砂和硅石（包括粉石英）

1、性質(zhì)

是自然界最常見的、最通用的硅質(zhì)礦物原料，主要礦物成分為石英，化學(xué)

成分為SiCh,密度為2.65g/cn?漠氏硬度為7,結(jié)晶屬六方晶系，硅砂呈粒狀，硅

質(zhì)原料呈塊狀產(chǎn)出稱硅石，外觀呈無色、白色、青灰色、灰黃色或其他顏色。

2、分布

我國天然硅砂和硅石礦物資源十分豐富，質(zhì)量好、規(guī)模大的硅砂礦床有：內(nèi)

蒙古通遼、吉林雙遼、福建東山、山東煙臺(tái)、江西鄱陽湖等；而硅石的主要產(chǎn)地

有河北、遼寧、河南、山西。

3.硅砂和硅石的主要用途

工業(yè)領(lǐng)域類型用途

建筑玻璃各類平板玻璃、玻璃磚、

空心玻璃、泡沫玻璃等

玻璃及玻

日用玻璃各類包裝瓶罐、玻璃器皿

璃制品工業(yè)

技術(shù)玻璃光學(xué)玻璃、玻璃儀器、玻璃纖維、導(dǎo)電玻

璃、玻璃布、光纜、防射線玻璃

機(jī)械工業(yè)鑄造造型用砂

冶金工業(yè)輔料冶煉添加劑、各種鐵鐵合金

耐火材窯爐用爐襯材料硅磚、硅質(zhì)耐火材料

料工業(yè)

水泥標(biāo)準(zhǔn)砂、水泥標(biāo)準(zhǔn)砂、水泥填料、混凝土制品

水泥工業(yè)

制品

化學(xué)工業(yè)硅酸鈉、無水硅酸制水玻璃、硅膠、干燥劑

4、硅砂和硅石類型

硅砂：

1）根據(jù)產(chǎn)區(qū)不同，習(xí)慣上將天然砂分作內(nèi)陸砂和海濱砂；一般來說，海濱

砂優(yōu)于內(nèi)陸砂質(zhì)量。

2）按顏色不同，天然砂又有黃色砂和白色砂。

硅石：

1）按巖石類型或形成原因分：脈石英、石英巖、石英砂巖、燧石巖。

類型成因特征用途

由地下巖漿分泌出來外觀呈乳白色、白色、致密堅(jiān)

石英玻璃、優(yōu)質(zhì)日

脈石英的氧化硅熱液充填在硬，結(jié)晶粗大，2mm以上，

用陶瓷原料

巖石裂縫中形成SiO2>99%

純粹石英呈淺白色含含鐵呈耐火材料硅

由石英砂巖或硅質(zhì)巖紅色，具花崗變晶結(jié)構(gòu)，等粒磚、玻璃原

石英巖

經(jīng)區(qū)域變質(zhì)而形成狀強(qiáng)度大SiO2含量85-98%料、冶金溶

或更高齊IJ、建筑用基石

是一種機(jī)械次積類巖石斷面粗糙，肉眼能看到石

型。巖石由碎屑和膠英顆粒，致密度差，強(qiáng)度低,

石英砂制造一般硅

結(jié)物組成，膠結(jié)物主SiCh含量一般在90%以上。

巖破、玻璃原料

要為硅質(zhì)，玉髓、蛋純石英砂巖為白色、灰白色,

白石等但雜質(zhì)而呈其它顏色

又名玻璃石英，是硅

質(zhì)巖的一種主要石顆粒細(xì)小、多呈棱角狀、硬度

燧石巖一般制磚

英、玉髓、蛋白石組較大

成

由石英巖、石英砂、石英顆粒表面光滑，顆粒

玻璃原料、建筑材

石英砂脈石英及含硅高的巖大小均勻，粒度在0.5—

料、硅質(zhì)搗打料

石風(fēng)化后的碎屑經(jīng)自0.15mm之間，質(zhì)地純呈白色,

然搬運(yùn)，在濱海、河含鐵呈黃色、淺灰色或褐色,

流沉積而成成分波動(dòng)大

2）按工藝分類：a、結(jié)晶硅石（包括脈石英和石英巖）；b、膠結(jié)硅石（石

英砂巖、燧石巖）其中石英砂巖是石英顆粒被膠結(jié)物結(jié)合而成的沉積巖。

根據(jù)膠結(jié)粒度的不同，分為粗粒砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖。

按膠結(jié)相的不同，分為鈣質(zhì)砂巖、硅質(zhì)砂巖和長石質(zhì)砂巖。

3）按硅石的致密度分四類：

（1）極致密；（2）致密；（3）比較多孔；（4）多孔（如表9-4）。

4）按硅石真比重大小分（1450。（：煨燒1小時(shí)）

（1）快速轉(zhuǎn)變真比重＜2.40；（2）中速轉(zhuǎn)變真比重2.40—2.45；

（3）慢速轉(zhuǎn)變真比重2.45—2.50；（4）特慢轉(zhuǎn)變真比重＞2.50。

5、結(jié)晶硅石（結(jié)晶石英巖）與膠結(jié)硅石

結(jié)晶硅石：結(jié)晶硅石外觀一般呈乳白色、灰白色、淡黃色至紅褐色。有鮮明

的光澤，斷面平滑連續(xù)，并帶有銳利棱角、硬度和強(qiáng)度都大C

形成原因：是由硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用再結(jié)晶成的變質(zhì)巖。它是由結(jié)晶質(zhì)石英

顆粒所組成。由于變質(zhì)過程中的再結(jié)晶作用使石英顆粒緊密連接在一起，并且構(gòu)

成各種變晶結(jié)構(gòu)，如鋸齒結(jié)構(gòu)、花崗巖結(jié)構(gòu)和鑲嵌結(jié)構(gòu)。

礦物組成：結(jié)晶硅石中石英外，有時(shí)還存在其他少量的雜質(zhì)礦物如絹云母、

白云母、綠泥石、長石、金紅石、赤鐵礦、褐鐵礦等。

分布：河南鐵門、遼寧石門、山東王村、江蘇江陰、湖南湘鄉(xiāng)、四川重

慶、內(nèi)蒙包頭。

膠結(jié)硅石：膠結(jié)硅石（膠結(jié)石英巖）是石英顆粒被硅質(zhì)膠結(jié)物結(jié)合而成的沉積

巖。膠結(jié)硅石以石英為主，含少量的長石、云母。膠結(jié)物為硅質(zhì)如玉髓、蛋白石、

氧化鐵、石灰石、綠泥石等，石英顆粒?。?.01mm）,加熱轉(zhuǎn)變?nèi)菀祝^少用作

制磚原料。

分布：山西五臺(tái)山等。

化學(xué)組成：以SiO2為主，雜質(zhì)成分為AI2O3、Na2O.K2O、CaO、FezCh。

1）AI2O3、NazO、K2O是強(qiáng)熔劑，形成低共熔物，會(huì)嚴(yán)重降低制品的耐火

度和高溫強(qiáng)度，要求AI2O3VI.2—1.6%,R2O（Na2O+K2O）＜0.2—0.4%；

2）CaO、Fe2O3也是強(qiáng)熔劑，如果呈分散狀態(tài)可視為礦化成分，為有益成分;

3）TiCh不影響石英轉(zhuǎn)化，可改善熱震穩(wěn)定性。

其中AI2O3、Na2O＞K2O以水云母形式存在。

6、硅質(zhì)原料要求

1）純度；2）致密度；3）轉(zhuǎn)變速度；4）顯微結(jié)構(gòu)（石英顆粒、結(jié)構(gòu)）。

問答題

1、硅質(zhì)礦物原料有哪些？

2、說明結(jié)晶硅石和膠結(jié)硅石差別？(巖石類型、礦物組成、石英晶粒大小、雜質(zhì)

含量、轉(zhuǎn)變速度等)

3、選擇硅質(zhì)原料時(shí)，考慮哪些指標(biāo)？

剛玉質(zhì)礦物原料

一、剛玉質(zhì)耐火材料

1、定義：

氧化鋁含量大于90%、主晶相為剛玉的耐火制品。

2、種類：

燒結(jié)氧化鋁制品、再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品、再結(jié)合電熔剛玉制品，剛玉質(zhì)高溫

陶瓷，剛玉澆注料。

3、基本性能：

剛玉質(zhì)耐火制品氧化鋁含量高、雜質(zhì)含量低、化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫、硬度

大、強(qiáng)度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等。

4、用途：

剛玉質(zhì)耐火制品耐高溫、耐腐蝕，廣泛用于多種高溫電爐、窯爐的內(nèi)襯及制

作剛玉爐管、爐芯及高溫電爐配件等。

在化工系統(tǒng)，作為反應(yīng)爐和氣化爐的專用爐襯，用作各種反應(yīng)器皿和管道。

由于硬度大、耐磨性好，用作刀具、模具磨料；利用高溫絕緣性，用作熱電

偶保護(hù)管、原子反應(yīng)堆中的絕緣瓷；利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可在高頻、高壓下使用的特

點(diǎn)，可用丁集成電路基板、雷達(dá)天線保護(hù)罩等。

剛玉保溫材料既耐高溫又保溫，廣泛用于爐墻和爐頂。

其他剛玉耐火材料廣泛用于鋼鐵、石化、建材等。

二、剛玉

1、背景：1798年將剛玉名稱列入礦物學(xué)，剛玉是礦物名稱.，而在以前叫寶石

(preciousstone),其化學(xué)成分主要是AI2O3,為氧化鋁晶體，純凈的剛玉晶體是

無色透明的。

2、化學(xué)組成：一般含微量C產(chǎn)、Fe2\Ti4\Mn2\V5\Ga3+^,常見赤鐵礦、

鈦鐵礦、金紅石、尖晶石、石榴子石等包裹體。

3.晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系。

剛玉型結(jié)構(gòu)：。2一呈六方最緊密堆積構(gòu)成氧離子層，AF+在兩層CP-之間，充

填2/3的八面體空隙。

4.形貌特征：晶體常呈完好的腰鼓狀、桶狀或短柱狀。晶面上常見相交的幾組條

紋。通常呈藍(lán)灰、黃灰色，含雜質(zhì)可呈各種顏色。

紅寶石：含Cr,紅色；藍(lán)寶石：含Ti和Fe?+,藍(lán)色；

黑星石：含F(xiàn)e2\Fe3+,黑色、透明；白寶石：純凈無色透明的晶體；含

Co、V、Ni呈綠色；含Ni呈黃色；含F(xiàn)e3+、Mi?+呈玫瑰紅色。

在某些紅（藍(lán)）寶石的｛0001｝面上可見因含有定向分布的針狀金紅石包裹體

而呈現(xiàn)的六射星光，稱為星光紅（藍(lán)）寶石。

5、來源

自然界存在剛玉礦床，例如國外：哈薩克斯坦、南非、加拿大以及我國的河

北、西藏、江蘇、江西和山東等。

工業(yè)上使用的剛玉原料都是來源于含AI2O3礦物礦石，如鋁土礦、霞石

KNa3[AlSiO4]4（系K[AlSiCh]和Na[AlSiO4類質(zhì)同象形成固溶）;明帆石

KA13[SO4]2（OH）6等，其中世界上95%以上的氧化鋁是用鋁土礦生產(chǎn)。

6、應(yīng)用

1）磨料行業(yè)剛玉晶體的硬度高、耐磨性好，被大量用于磨料行業(yè)，占磨料

2/3,其他碳化硅磨料；

2）電子行業(yè)剛玉為離子晶體，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在高頻、高壓和較高的溫度下

使用，其絕緣性優(yōu)良，損耗不大，介電常數(shù)小。集成電路、基板、瓷架、微波窗

口、防泄露陶瓷管（罐）；透明剛玉制品可制作燈管、微波整流罩、固體電解質(zhì)

Na-p-Al2O3鈉硫電池隔膜材料；

3）石油、化工行業(yè)剛玉硬度大、耐磨性好、強(qiáng)度高用作反應(yīng)器皿和管道、

化工泵部件；

4）耐火材料耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，冶煉稀貴金屬、特種金屬、

玻璃拉絲、激光玻璃的生煙及器皿；各種高溫爐窯用爐襯；碳黑、硼化工、化肥、

合成氨反應(yīng)爐和氣化爐專用爐襯。

三、氧化鋁生產(chǎn)方法

從鋁土礦或其他含鋁原料提取的方法很多，大致有四類：1）堿法；2）酸

法：硝酸、鹽酸、硫酸等投資大，酸回收復(fù)雜；3）酸堿法；4）熱法（電熔法）。

A、堿法

生產(chǎn)氧化鋁堿法有拜爾法、燒結(jié)法及拜爾-燒結(jié)法等；

拜爾法：

1889-1892年奧地利化學(xué)家K.J拜爾（Bayer's）發(fā)明了生產(chǎn)氧化鋁的方法，其

原理是：直接用含有大量游離NaOH的循環(huán)母液處理鋁礦石，以溶出其中的氧

化鋁，獲得NaAKh溶液,并加晶種分解的方法，它使溶液中的氧化鋁成為A1(OH)3

結(jié)晶析出。鋁土礦f原礦料漿fNaOH溶出AI2O3溶液一稀釋、泥渣分離fNaAKh

溶液f加晶種，A1(OH)3分離f洗滌得到純凈Al(OH)3f煨燒得到A12O3O

燒結(jié)法：

生產(chǎn)氧化鋁的原理是在鋁礦石中配入石灰石(或石灰)、蘇打。使原料在高

溫下燒結(jié)，從而獲得含固態(tài)鋁酸鈉的熟料，用水或稀堿溶出，得到鋁酸鈉溶液，

對脫硅后的純凈鋁酸鈉溶液采用碳酸化法(往溶液中通入CO2使溶液中A12O3

成為A1(OH)3析出，后煨燒即為氧化鋁)。鋁土礦->加入(石灰石或蘇打)->混

合體f高溫煨燒f含鋁酸鈉的熟料f水溶出fNaAKh溶液f通入CO2

—>A1(OH)3—>AbO3o

一般來講，拜爾法處理高品位的鋁土礦，工藝簡單，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量好。

而堿石灰燒結(jié)法處理低品位的鋁土礦(AbO3/SiO2V7—8),工藝復(fù)雜，能耗高，

產(chǎn)品質(zhì)量不如拜爾法好。

聯(lián)合法：拜爾法和燒結(jié)法并用。

B、熱法

其原理是將鋁磯土熟料與還原劑直接在電爐內(nèi)熔融制備，棕剛玉和亞白剛玉

等。而用工業(yè)氧化鋁為原料，采用電熔方法可以得到白剛玉、致密剛玉原料，加

入錯(cuò)英石、氧化錯(cuò)或氧化珞可以電熔鑄剛玉和銘剛玉等。

四、氧化鋁產(chǎn)品

按生產(chǎn)工藝分有三種：1)輕燒氧化鋁(calcinedalumina)；2)燒結(jié)剛玉(sintered

corundum)包括燒結(jié)板狀剛玉)；3)電熔剛玉(fusedconmdum)(電熔棕剛玉、電熔

亞白剛玉、電熔白剛玉、電熔致密剛玉)。

1輕燒氧化鋁(CalcinedAlumina)

背景：工業(yè)氧化鋁屬于半成品，來源于煨燒A1(OH)3,煨燒溫度1250℃,其

性能：1)除含有a-AhO3外，還有Y-AI2O3以及一水軟鋁石;2)含有0.3—0.4%Na2。

雜質(zhì)，位于多孔集料中。因此進(jìn)一步煨燒可以減少制品收縮(Y-AI2O3fa-AbCh

體積收縮達(dá)14.3%),去除雜質(zhì)Na2Oo

制備過程：以工業(yè)氧化鋁為原料?，加入部分外加劑，在較低的溫度下，進(jìn)行

燃燒處理，一般燃燒溫度不超過1500。。使其中的y-AbO3完全轉(zhuǎn)化為a?AhO3,

同時(shí)進(jìn)一步去除Na2O,且保持較大的活性,所以又稱活性氧化鋁(activealumina)o

工藝參數(shù)：1)煨燒溫度不超過1500℃,最合適溫度1400—1450℃,有些

為了一定活性，控制1300。(2左右。2)引入礦化劑，促進(jìn)轉(zhuǎn)化，去除NazO。一

般的礦化劑為硼酸、氯化鎂、金屬鋁和硼鎂石Mg2B2O4(OH)2。

2燒結(jié)剛玉(SinteredAlumina)

將工業(yè)氧化鋁或高鋁研土通過煨燒的方法制取剛玉材料稱為燒結(jié)剛玉。

根據(jù)煨燒溫度及材料的顯微結(jié)構(gòu)、性能的差異，可分為輕燒剛玉

(<1650℃)、燒結(jié)剛玉(1650—1925℃)、燒結(jié)板狀剛玉(>1925℃)0

用天然高鋁磯土燃燒的剛玉材料稱為燒結(jié)磯土剛玉。

燒結(jié)剛玉工藝：燒結(jié)剛玉工藝分一步法和二步法。原料一磨細(xì)一混料一成型一

干燥一燒成一加工一檢驗(yàn)?；剞D(zhuǎn)窯燒成熟料結(jié)晶和氣孔都大；隧道窯燒成依條

件不同可得不同質(zhì)量熟料；豎窯燒成溫度最高，可快速燒成，質(zhì)量最好。添加

TiCh不僅能降低燒結(jié)溫度，而且能增大剛玉結(jié)晶尺寸，但會(huì)降低制品強(qiáng)度。

燒結(jié)板狀剛玉

美國鋁業(yè)公司(Alcoa)公司于1935年研制成功板狀氧化鋁(Tabularalumina),

其原料系采用預(yù)燃燒的工業(yè)氧化鋁經(jīng)細(xì)磨成球后在略低于其熔點(diǎn)的溫度1925℃

左右的超高溫條件下燒結(jié)制備。其優(yōu)良的體積穩(wěn)定性和抗熱震性歸因于低的氣孔

率和快速燒結(jié)條件下再結(jié)晶時(shí)形成的封閉晶內(nèi)氣孔。

美國先后在德國、荷蘭、日本、中國青島生產(chǎn)燒結(jié)剛玉。近年來，我國的江

蘇、河南和山東等地一些廠家也開始生產(chǎn)燒結(jié)剛玉。關(guān)鍵是如何控制板狀化。

燒結(jié)磯土剛玉

燒結(jié)磯土剛玉與磯土的化學(xué)礦物組成、燒結(jié)時(shí)間及原料粒度有很大關(guān)系。最

主要問題是雜質(zhì)，有人研究加A尸3。

3電熔剛玉(FusedAlumina)

背景:50年代，開發(fā)了電熔棕剛玉(51年)和電熔白剛玉(55年)，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用

領(lǐng)域是磨料行業(yè)，國內(nèi)生產(chǎn)廠家有鄭州磨料廠、吉林梅河口砂輪廠、貴州七砂等。

80年代初，建起了專供耐火材料公司使用的剛玉原料如：三門峽電熔剛玉廠、

西北耐火材料廠；電熔剛玉由原來的兩種發(fā)展到電熔亞白剛玉、電熔致密剛玉、

電熔板狀剛玉等。

種類:電熔棕剛玉、電熔亞白剛玉、電熔白剛玉、電熔致密剛玉、電熔板狀剛

玉。

A、電熔棕剛玉

原理：棕剛玉冶煉是利用鋁對氧的親和力比鐵、硅、鈦等大的基本原理，可

以通過控制還原劑的數(shù)量，用還原冶煉的方法，使鋁磯土中的主要雜質(zhì)還原，被

還原的雜質(zhì)生成硅鐵合金并與剛玉熔體分離，獲得結(jié)晶質(zhì)量符合要求

AbO3>94.5%的棕剛玉。

方法：用高鋁磯土熟料、碳素材料、鐵屑三種原料，經(jīng)配料混合加入電弧爐

中，經(jīng)過高溫熔化和雜質(zhì)還原后冷卻而結(jié)晶成棕褐色熔塊。

各種原料作用：

1)高鋁磯土是提供主要成分A12O3的原料，其含量越高，對冶煉剛玉的各

項(xiàng)指標(biāo)越有利,其他雜質(zhì)有SiO2,Fe2O3,TiOa,CaO,MgO,K2O,NaO

2)碳素材料一還原劑：用來還原高鋁磯土中的雜質(zhì)，種類有石油焦、焦碳

和無煙煤等。

3)鐵屑一稀釋劑：因?yàn)槲覈壨林醒趸F含量低，按高鋁磯土中的SiCh多

少引入。

反應(yīng)方程式：

l)SiO2+C-Si+CO；2)Fe2O3+CfFe+CO；3)TiO2+C^Ti+CO；4)TiCh+C

-TiC+CO；

5)SiO2+Fe+C^FeSi+CO；6)TiCh+Fe+CfFe3Ti+CO；7)Na2O+C^Na+COe

由于雜質(zhì)沒有被完全除去，雜質(zhì)含量較高，呈現(xiàn)特有的棕色，故稱棕剛玉。

B、電熔亞白剛玉

背景：棕剛玉雜質(zhì)含量高，會(huì)嚴(yán)重影響耐火制品性能，同時(shí)工業(yè)氧化鋁價(jià)格

昂貴，來源匱乏，耐火材料需要的氧化鋁難以得到滿足。

原理：冶煉亞白剛玉與冶煉棕剛玉不同，冶煉棕剛玉主要是將磯土中的SiO2

和Fe2O3還原成Si和Fe分離出去。而冶煉亞白剛玉不但要將磯土中的SiCh和

Fe2O3還原成Si和Fe分離出去，還要盡可能將AhOs以外的氧化物，尤其是磯

土中的TiCh還原成金屬Ti分離出去。

前期為還原熔融期，主要還原出Fe、Si利Ti。氧化精煉期去掉多余的碳。

后期反應(yīng)方程式主要為：1)Al4c3+Fe2O3fFe+A12Ch+CO；

2)Al4c3+FeO-Fe+AbCh+CO；3)A14C34-SiO2^Si+AhO3+CO；

4)A14c3+02fAI2O3+CO；AI4C3+H2O-A1(OH)3+CH4；

AI2OC+H2OfA1OH)3+CH4。

原料要求：高鋁磯土：對高鋁研土熟料要求高，不但要求A12O3高，而難以

還原的氧化物盡可能低，AhO3>85%,TiO2<4.5%,CaO+MgO<0.5%o碳素材

料：固定碳275%,灰分<12%,水分<3%。澄清劑：鐵屑290%Fe。脫碳劑：鐵

鱗FeO+Fe2O3>90%或石英砂SiCh。

C、電熔白剛玉

比電熔亞白剛玉工藝簡單，主要是由于原料采用純度高工業(yè)氧化鋁。關(guān)鍵在

于去鈉元素。

D、電熔致密剛玉

80年代初，為了適應(yīng)冶金技術(shù)發(fā)展，對耐火材料質(zhì)量品種的要求，三門峽

電熔剛玉廠、西北耐火材料廠利用工業(yè)氧化鋁作原料，電熔生產(chǎn)電熔致密剛玉，

這種剛玉塊的外觀呈淺灰色、純度高、氣孔率低、密度大，用它替代進(jìn)口產(chǎn)品制

取鐵溝澆注料，在上海寶鋼大型高爐上使用。

原料：工業(yè)氧化鋁、碳素材料、石英、鐵屑

反應(yīng)方程式：Na2O+C^Na+CO；SiCh+CfSiO+CO；AbCh+CfAI4C3+CO；

AbO3+CfAbOC+CO；Al4c3+SiO2->Si+AbO3+CO。

由于純氧化鋁熔液2200C時(shí)比C1-AI2O3晶體的密度（真密度）3.99g/cn?小

一結(jié)晶過程中產(chǎn)生收縮一氣孔——?dú)饪咨俚膭傆駷橹旅軇傆瘛?/p>

E、電熔板狀剛玉

眾所周知，美國鋁業(yè)公司用燒結(jié)法開發(fā)生產(chǎn)了板狀剛玉，其被認(rèn)為是由板狀

晶體構(gòu)成的剛玉集合體。

天津大學(xué)研究了采用電熔工藝生產(chǎn)板狀剛玉，獲得成功。研究發(fā)現(xiàn)用這種板

狀剛玉作為陶瓷棍棒作為原料，取代原來使用的電熔白剛玉，對提高棍棒的抗熱

震性十分顯著。

原理：板狀剛玉的形成溫度略低于其熔點(diǎn)，但是工業(yè)氧化鋁中雜質(zhì)氧化物的

存在，也必然使板狀晶體剛玉發(fā)育和形成是在有液相的“半熔化”狀態(tài)下形成。電

熔板狀氧化鋁在此狀態(tài)下，剛玉晶粒迅速長大，晶粒晶界移動(dòng)速度高于閉氣孔向

晶界移動(dòng)的速度，導(dǎo)致晶體內(nèi)部存在較多的閉口氣孔。另外，NazO在這種狀態(tài)

下，存在于氧化鋁物料內(nèi)部揮發(fā)，也是電熔板狀剛玉內(nèi)部存在閉口氣孔的原因之

由熔剛玉物理性能

電熔棕剛電熔白剛電熔致電熔亞電熔板

項(xiàng)目

玉玉密剛玉白剛玉狀剛玉

工業(yè)氧化工業(yè)氧化磯土工業(yè)氧化

原料種類高鋁磯土

鋁鋁(>85%)鋁

AI2O3/%94.5—97>99>98.5>98>99

體積密度

?3.503.45—3.50>3.803.85—3.92>3.89

（g/cm3）

顯氣孔率

<46—10<4<3-

/%

外觀顏色棕褐色白色灰白色灰白色-

燒結(jié)剛玉和電熔剛玉的對比：化學(xué)成分；組織結(jié)構(gòu)；燒結(jié)性能；機(jī)械強(qiáng)度；熱震

性能。

其他剛玉：1）銘剛玉含鋁2-10%Cr2O3：2）錯(cuò)剛玉：工業(yè)氧化鋁+錯(cuò)英砂精

礦；工業(yè)氧化鋁+ZrO2；高鋁訊土+錯(cuò)英砂。

問答題

1、工業(yè)氧化鋁主要生產(chǎn)工藝有哪些?

2、耐火材料用剛玉的種類有哪幾種？性能上有何差別？

硅酸鋁質(zhì)礦物原料

一、硅酸鋁質(zhì)礦物原料概述

1、定義：硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以AL03和SiCh為基本化學(xué)組成的耐火材料。

2、品種：半硅質(zhì)制品、粘土質(zhì)制品和高鋁質(zhì)制品。

硅酸鋁質(zhì)耐火材料的基本特性主要取決于它們的化學(xué)礦物組成，制品中的礦

物組成，因其AbCh/SiO?比值不同而異。

3、應(yīng)用：

硅酸鋁質(zhì)耐火材料目前廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械制造、石油化工、動(dòng)力、以及

輕工等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域所用的熱工沒備的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料。

AI2O3—SiCh系耐火材料的分類和主要礦物組成

制品名稱卬2。3含量，%主要礦相化學(xué)性質(zhì)

硅質(zhì)293(SiO2)鱗石英、方石英、殘余石英、玻璃相酸性

半硅質(zhì)15-30石英變體、莫來石、玻璃體半酸性

粘土30-46莫來石（~50%）、石英變體、玻璃體弱酸性

莫來石（60?70%）、石英變體、玻璃

HI等高鋁磚46?60弱酸性

體

n等高鋁破60?75莫來石、少量剛玉、玻璃體弱酸性

I等高鋁磚>75莫來石、剛玉、少量玻璃體似中性

剛玉磚90-99剛玉、少量玻璃體中性

二、半硅質(zhì)耐火材料

1、定義：是指含AbO3<30%、SiCh>65%的半酸性制品或半酸性耐火材料。

2、品種：蠟石磚、蠟石-碳化硅磚。

3、應(yīng)用：鐵水包、盛鋼桶襯磚、焦?fàn)t涼焦臺(tái)等。

4、主要特點(diǎn)：

1）具有不太大的膨脹性，這種微量膨脹有利于提高砌體的整體性，減弱熔

渣沿磚縫對砌體的侵蝕；

2）當(dāng)高溫熔渣與磚面接觸后發(fā)生反應(yīng),在磚面形成一層粘度很大的釉狀物質(zhì),

阻止了熔渣向穆內(nèi)的滲透，提高了抗渣侵蝕能力且不掛渣。

5、原料：天然蠟石；含有天然石英雜質(zhì)、AI2O3含量低的粘土或高嶺土；耐火粘

土、高嶺土等選礦時(shí)所得的尾礦；煤肝石。

6、分布：

我國的蠟石資源豐富，福建、浙江、內(nèi)蒙、廣東、四川河北等地均有產(chǎn)出,

但是比較集中分布在福建和浙江，其中福建蠟石儲(chǔ)量占全國的一半以上。

蠟石

1、由來：

葉蠟石(Pyrophyllite)是一種含水的鋁硅酸鹽，是一種致密狀或片狀呈黃、

灰綠、褐紅等色的低溫?zé)嵋何g變礦物，屬于粘土礦物的一種。又有清田石、壽山

石、凍石、蠟石之稱。

2、礦物組成：

工業(yè)所用的蠟石并非純?nèi)~蠟石，一般蠟石系指有滑感以葉蠟石為主的礦石，

實(shí)際生產(chǎn)工業(yè)所用的蠟石都是葉蠟石為主，與高嶺石、水鋁石、石英、玉髓和云

母等類礦物共生的致密塊狀礦石。

蠟石礦物組成中，除葉蠟石外，尚有鋁質(zhì)礦物如：水鋁石、高嶺石、蒙脫石、

迪開石、藍(lán)晶石、紅柱石、云母類礦物。硅質(zhì)礦物如：石英、玉髓等。

3、種類：

根據(jù)礦物組成，將蠟石分為鋁質(zhì)蠟石(包括高嶺石質(zhì)蠟石和水鋁石質(zhì)蠟石)、

葉蠟石質(zhì)蠟石和硅質(zhì)蠟石。

有些分成五大類：葉蠟石、水鋁石葉蠟石、高嶺石葉蠟石、凝灰質(zhì)葉蠟石、

含鐵葉蠟石。

葉蠟石礦石自然類型

自然礦物組成化學(xué)成分/%

類型主要礦物次要礦物微量礦物灼減

AI2O3SiO2Fe20sTiO2

石英、玉髓和

葉蠟葉蠟石褐鐵礦、黃鐵

高嶺石5—28.1264.840.420.425.74

石90—95%礦板鈦礦

10%

葉蠟石

水鋁褐鐵礦，金紅

60—90%石英和玉髓

石葉石藍(lán)晶石，石35.5152.990.450.437.11

水鋁石5%

蠟石英,氧化鐵

5—40%

高嶺石

高嶺

70%水云母和石英氧化鐵，褐

石葉33.8256.690.290.147.20

葉蠟石5—10%鐵礦

蠟石

20%

凝灰玉髓、石英、氧化鐵，水

葉蠟石

質(zhì)葉火山灰20—鋁石,藍(lán)晶石23.9570.280.840.314.80

70—80%

蠟石25%褐鐵礦，碳酸

鹽

含鐵

葉蠟石黃鐵礦褐鐵礦

葉蠟25.792.885.09

80—90%5—10%

石

4、葉蠟石化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1)化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)：

葉蠟石化學(xué)式為Ah[Si40io](OH)2sEAl2O3.4SiO2.H2O,其中AI2O3占28.3%,

SiCh占66.7%,FLO占5.0%,

葉蠟石為單斜晶系，是2:1型層狀硅酸鹽礦物，與滑石相似，但葉蠟石中

[Si2O5產(chǎn)組成的六方網(wǎng)層之間由“氫氧鋁層”來連接，而后者為“氫氧鎂層”，即前

者為二八面體型，后者為三八面體型。

2)物埋性質(zhì)：

葉蠟石顏色為淺黃的白色、淡綠色、紫褐色等。比重小(2.65—2.9或2.84),

解理平行｛001｝完全，具滑感，硬度小為1—2。

葉蠟石受熱膨脹，在加熱至700。(2以上時(shí)體積稍有膨脹，膨脹率低，在1.2

—2.1%之間。

葉蠟石含結(jié)構(gòu)水少(5%),故在加熱過程中因脫水產(chǎn)生的體積收縮小，灼減

小，其脫水過程比較緩慢，過程也較長。從550。(3延續(xù)到1100%：左右。比高嶺

石(620—690℃)＞水鋁石(450—700℃)等緩慢得多。

從熱膨脹變化曲線看，體積穩(wěn)定?；谝陨系男再|(zhì)，可以用其生料制成不燒

磚直接使用。

3)蠟石加熱變化：

(1)、以葉蠟石為主要礦物組成的蠟石，其在加熱過程相變化為；

1)600。(：仍為葉蠟石，但顏色變淺，即有脫色現(xiàn)象。

2)1000。(2處理后，葉蠟石結(jié)構(gòu)大部分被破壞，葉蠟石分解。

3)1100%：處理后，開始日現(xiàn)微弱的莫來石、a-方石英。

4)1200。(2莫來石及a.方石英含量增加。

5)135(rCX射線譜線與120(TC時(shí)相比,沒有明顯的區(qū)別。顯微鏡下，觀察

葉蠟石仍保持原來的假象，只有個(gè)別的顆粒邊界不清，輪廓模糊。

葉蠟石的加熱變化表明，以葉蠟石為主要礦物組成的制品，在12()0%：以下使

用時(shí)穩(wěn)定。在120CTC使用時(shí)，由于存在石英向方石英的相變，呈現(xiàn)膨脹性。

(2)蠟石在加熱過程中的氣孔率變化

從試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，各種蠟石的氣孔率在900OC以后，均有明顯下降，其中以

高嶺石質(zhì)蠟石更為突出，這是因?yàn)榇讼炇€含有較多的云母類礦物，在900℃

以后有較多的低共熔物出現(xiàn)的緣故。

（3）蠟石的差熱分析曲線

鋁質(zhì)蠟石（包括高鋁質(zhì)和水鋁石質(zhì)）的差熱曲線上有狹窄尖銳的吸熱峰和

放熱峰。而葉蠟石質(zhì)和硅質(zhì)蠟石吸熱谷平緩，這是由于高嶺石和水鋁石急劇脫水

造成的。

5、蠟石礦物的主要用途

1）耐火材料：早期大塊葉喑石直接切割制成磚塊，后作為耐火涂料、泥漿、

混凝土原料。

2）陶瓷、玻璃和白水泥原料。

3）作為橡膠、塑料、防火布和造紙等工業(yè)的填料和增白劑。

4）工藝品用香爐、煙具、佛珠、印章、石俑、花瓶、裝飾石材。

5）糖果、醫(yī)藥用填料及潤滑劑，化妝品配料。

三、粘土質(zhì)耐火材料

1、定義：氧化鋁含量在30%?48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料。

2、性能：

耐熱震性較好。荷重軟化開始溫度1250?1450℃。高溫性能較好，由制品

中氧化鋁含量和雜質(zhì)（三氧化二鐵、氧化鉀、氧化鈉）含量決定。粘土制品按氧

化鋁含量分為一等（不小于40%）、二等（不小于35%）和三等（不小于30%）,

其相應(yīng)耐火度分別為1730℃、1670℃和1610℃o

3、應(yīng)用：用作高爐、熱風(fēng)爐、加熱爐、鍋爐、石灰窯、玻璃窯、陶瓷燒成窯中

的耐火材料。

4、粘土原料

定義：粘土是可塑性的包括高嶺土、多水高嶺土、顆粒非常小的（＜28microm）

硅酸鋁鹽。它一般由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成。

種類：（1）硬質(zhì)粘_L：沉積礦床（時(shí)間長）、致密一水中不分散，可塑性差一

熟料。山東淄博地區(qū)的硬質(zhì)粘土含有較低的雜質(zhì)成分——焦寶石。

2）軟質(zhì)粘土（半軟質(zhì)粘土、可塑粘土）：沉積礦床（時(shí)間短）、松散一水中分

散，可塑性好一結(jié)合劑。比如蘇州土，廣西維羅白泥。

分布：河南、山西、山東、遼寧、內(nèi)蒙等地的粘土資源貯量很大，并且品種

齊全；在江西、湖南、廣西、江蘇、浙江等地也有優(yōu)質(zhì)的高嶺土礦物。

粘土可能有的礦物組成

主要成分

少量成分（主要為雜質(zhì)礦物成分）

（高嶺石族）

巖石類型

常見的少見的常見的一般含量很少的（碎屑，同生及后生的）

多水高嶺石石英、褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、電氣石、

迪開石長石、楣石、金紅石、鈦鐵礦、銳鈦礦、黃鐵礦、

變水高嶺石黑（白）柘榴石、藍(lán)晶石、閃石、輝石、綠廉石、磷

高嶺土高嶺石

珍珠陶土云母、灰石、明磯土、葉臘石、水鋁石、勃姆石、

富硅高嶺石水云母三水鋁石、綠泥石、堇青石、黝簾石、菱鐵

礦、方解石及其它粘土礦物與有機(jī)物等。

石英針鐵礦、褐鐵礦、赤鐵獷、金紅石、錯(cuò)英石、

高嶺石粘多水高嶺石

水云母電氣石、長石、云母、菱鐵礦、黃鐵礦（白

土（軟質(zhì)高嶺石變水高嶺石

三水鋁鐵礦）、銳鈦礦、板鈦獷、鈦鐵礦、楣石、

粘土）迪開石

石磁鐵礦、輝石、角閃石、綠廉石、黝廉石、

高嶺石石英符山石、藍(lán)晶石、磷灰石、柘榴石、錫石、

粘土巖水云母方解石、白云石、蛋白石、石髓、葉臘石、

變水高嶺

（半軟質(zhì)高嶺石水鋁石海綠石、石膏、綠泥石、三水鋁石、勃姆石、

石

及硬質(zhì)粘勃姆石水鋁石、明磯石及其它粘土礦物與有機(jī)物

±）等。

高嶺石（kaolinite）：A14[Si40io]（OH）8；三斜晶系，對稱型1（

鑒定特征：晶體呈菱形片狀或假六方片狀，但極細(xì)小，僅電子顯微鏡下才能

見到。多為隱晶質(zhì)致密塊狀或土狀集合體。白色，因雜質(zhì)而帶黃、淺褐、淺紅、

淺綠、淺藍(lán)等色調(diào)。致密塊體土狀光澤，H2?3；土狀塊體H=l,疏松，易為手

捏碎成粉末，具粗糙感，干燥時(shí)吸水性強(qiáng)，粘舌，加水具強(qiáng)可塑性但不膨脹。

高嶺石是分布最廣的粘土礦物，具有強(qiáng)可塑性和燒結(jié)性、較高的耐火度（一

般可>1750℃）、良好的電絕緣性，以及較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。

高嶺石的加熱變化：

AbO3-2SiO2-2H20fAi2SiO2+2H2O（450~550℃）

AbChZSiO2fAi2。3（無定形）+2SiO2（無定形）

AhO3（無定形）fY-AIO（結(jié)晶型）（930-960℃）

3y-AhOs+6SiO2（無定形）fA3s2+4SiCh（無定形）

Si02（無定形）-*SiO2（方石英）（1250~1300℃）

'（一次莫來石）

>1200℃主要為莫來石長大，至1500?1600℃結(jié)束，方石英成玻璃相。

用途：

作為耐火材料的最主要礦物原料，廣泛應(yīng)用于陶瓷、電瓷、冶金、玻璃、水

泥、化工等工業(yè)。

作為配料（填充劑、吸附劑、涂料）、漂白劑用于造紙、橡膠、油漆、顏料、

紡織、化工、建筑等工業(yè)。

作為合成4A型沸石的主要礦物原料。

可作為提取A1的來源。

四、高鋁質(zhì)耐火材料

1、定義：是指氧化鋁含量