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| 耐火材料天然原料的均化、提純和改性 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2014-12-29 09:54:15 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/遠志）天然原料可以直接或經(jīng)過簡單加工(破碎、粉磨或燒成等)后用于耐火材料的生產(chǎn)。這些原料種類繁多，如耐火粘土、礬土、藍晶石族礦物、硅石、葉臘石、硅藻土、菱鎂礦、橄欖石、蛇紋石、滑石、鎂質(zhì)粘土、綠泥石、白云石、石灰石、鉻鐵礦、鋯英石等。
天然原料生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低，但性能不穩(wěn)定，產(chǎn)品附加值低，同時選礦過程發(fā)生大量低品位礦或尾礦殘留，易造成資源浪費。目前一般采用下面三種方法來應(yīng)對該問題：
(1)天然原料的均化，提高原料的性能穩(wěn)定性；
(2)天然原料的提純，包括低品位礦的利用和現(xiàn)有原料的提純，使其品位上升；
(3)天然原料的改性，使原料性能得到突變，獲得新的用途，提高產(chǎn)品附加值。
目前在礬土、焦寶石和鎂橄欖石的均化、提純和開發(fā)方面做了很多工作，下面分別予以介紹。
1 礬土基原料的均化、提純和開發(fā)
我國有豐富的礬土資源，建國以來，國家先后在原山西陽泉高鋁礬土礦、貴州貴陽耐火材料廠、河南澠池煅燒廠依托當?shù)劁X土礦資源，建立了高鋁耐火原料生產(chǎn)基地。但目前礬土生產(chǎn)仍以煅燒天然塊料為主，品種單一，質(zhì)量波動大，資源利用差，能耗比較高，污染較嚴重，產(chǎn)品附加值低。在目前鋁礬土資源日益匱乏的情況下，需要重視耐火原料的研究，采取均化、提純等技術(shù)路線，開發(fā)優(yōu)質(zhì)合成新材料，使天然原料的品位、質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的提升，提高原料附加值和資源的利用率。
國內(nèi)外的均化料生產(chǎn)一般采用濕法均化工藝，即采用的是濕法制粉、真空擠泥成型、干燥、燒結(jié)的生產(chǎn)工藝。該工藝盡管比較成熟，但存在著工藝流程長、能耗高、消耗大量水資源等缺點。為克服濕法工藝的缺點，新型的半干法均化工藝應(yīng)運而生。新型半干法工藝簡單地說就是干法制粉、半干法造粒、成型、燒結(jié)制備均化料的工藝。
2 焦寶石原料的均化和開發(fā)
我國焦寶石資源儲量豐富，根據(jù)相關(guān)資料顯示，到2009年為止，河南省共有耐火粘土礦區(qū)72處，儲量3310萬t，主產(chǎn)地為焦作、平頂山等，郟縣、魯山、寶豐等縣區(qū)為平頂山地區(qū)硬質(zhì)粘土(焦寶石)的主要產(chǎn)地，儲量約占全省的35%(w)。焦寶石是優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)粘土的代表，品位較低，現(xiàn)階段主要用來生產(chǎn)粘土質(zhì)耐火材料，應(yīng)用范圍不廣，造成大量焦寶石礦堆積無法利用。王鑫、靳斐等以焦寶石、高鋁礬土為主要原料，輔以工業(yè)氧化鋁、軟質(zhì)粘土等，采用均化或除雜質(zhì)工藝經(jīng)高溫煅燒研制了不同氧化鋁含量的莫來石、低膨脹堇青石和高鋁瓷球原料等。
3 橄欖石廢棄粉礦制備鎂橄欖石原料
河南西峽是我國橄欖石的主要產(chǎn)地，出產(chǎn)的橄欖石中鎂橄欖石相(2MgO·SiO2)占85%(w)以上，其次為鐵橄欖石等，具有較高的商業(yè)價值。西峽橄欖石的主要用途是用做鑄造型砂、煉鋼出鋼口引流砂，用量占總產(chǎn)量的90％以上。這兩種用途對粒度(粗、中顆粒)要求嚴格，加工過程中產(chǎn)生的大量細顆粒無法使用，大量堆積，造成了資源的浪費。
鎂橄欖石具有耐高溫(M2S熔點是1890℃)、橄欖石廢棄粉礦粒度較小等特點，具有制備合成料的便利條件。因此采用橄欖石廢棄粉礦制備鎂橄欖石合成料是可行的技術(shù)方案。石干等采用西峽橄欖石廢棄礦粉，研究了輕燒鎂粉加入量和煅燒溫度對合成鎂橄欖石材料相組成、顯微結(jié)構(gòu)和燒結(jié)性能的影響，以及用該合成料制備的鎂橄欖石制品的性能。試制的合成料中鎂橄欖石含量約80%(w)，并含有少量鎂鐵尖晶石和方鎂石。
4 電熔鎂橄欖石
氧化鎂資源一般包括鎂砂、氯化鎂和鎂橄欖石。隨著堿性耐火材料的發(fā)展，由于菱鎂礦資源的消耗和氯化鎂開發(fā)的高成本，鎂橄欖石的開發(fā)日益迫切。鎂橄欖石是一種硅酸鎂礦物，具有高熱膨脹系數(shù)和高熔點(1890℃)。對于煉鋼工業(yè)，鎂橄欖石是一種很好的材料。電熔鎂橄欖石是通過碳熱還原反應(yīng)制備的新型耐火原料，它具有較低的Fe2O3含量(0.2-0.4%)。
武漢科技大學研究者將電熔鎂橄欖石引入澆注料中，研究了硅灰含量對電熔鎂橄欖石澆注料性能的影響。研究結(jié)果表明：隨著硅灰含量的增加，澆注料體積密度和強度均隨之增加。但是電熔鎂橄欖石澆注料的熱震穩(wěn)定性不好，并且在試樣顯微結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了少量的較大氣孔和低熔相。
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