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北京科技大學(xué)李勇教授作了題為"從耐火原料看中國冶金用耐火材料的近期 發(fā)展"的報(bào)告，詮釋了鋁硅系耐火原料的近期發(fā)展。
李教授首先分析了我國 Al2O3-SiO2 質(zhì)耐火原料的特點(diǎn)：天然耐火礦物中鋁礬 土資源豐富，主要分布在河南、山西和貴州等地，但高鋁含量的礬土礦 (I等礬 土，Al2O3 ≥80%) 資源匱乏，且絕大多數(shù)應(yīng)用于煉鋁行業(yè)；高品位的"三石"(藍(lán) 晶石、紅柱石、硅線石) 礦較少；中低品位和廢棄固廢礦 (煤矸石、廢棄鋁土礦、 赤泥、冶金渣等) 含量大。認(rèn)為選礦后的尾礦、中低品位 Al2O3-SiO2 質(zhì)礦物的高 效利用是我國鋁硅質(zhì)耐火原料的發(fā)展方向。 目前，均化的方法是 Al2O3-SiO2 質(zhì)天 然礦物合理利用和高效利用的一種加工工藝，并得到快速發(fā)展，但需要探索合適 的燒制辦法，其中中低品位的 Al2O3-SiO2 質(zhì)礦(Al2O3 含量 45%-70%)，雜質(zhì)含量低， 由于二次莫來石化伴隨的膨脹效應(yīng)導(dǎo)致該類原料難燒結(jié)。中品位礬土基均質(zhì)料二 次莫來石化反應(yīng)更為明顯，采用隧道窯煅燒易倒窯，燒成安全性差。低鋁含量的 礬土基均質(zhì)料燒成設(shè)備選擇范圍更寬，可以采用均化隧道窯或豎窯燒成。
建議可進(jìn)一步探討發(fā)展電熔工藝制備低鋁礬土基的電熔莫來石。電熔低鋁礬 土礦的化學(xué)組成為：Al2O3-67.67%、SiO2-14.20%、TiO2-5.38%、Fe2O3-0.11%，體積密度為 3.05g/cm3 。電熔法制備的礬土基莫來石材料具有致密度高，F(xiàn)e2O3 雜質(zhì) 含量低，莫來石晶體發(fā)育完善，TiO2 以賦存的形態(tài)分布在莫來石中的特點(diǎn)。"三 石"是生產(chǎn)低蠕變磚、紅柱石磚等冶金耐火制品不可缺少的主原料，我國"三石" 礦資源匱乏，大量依靠南非紅柱石、澳洲藍(lán)晶石等進(jìn)口原料，可采用富硅硅線石、 葉臘石等低鋁礦物替代部分"三石"礦物。山西大同、 內(nèi)蒙一帶的煤矸石 Al2O3 含量在 45%-50%之間，具有雜質(zhì)含量低 (尤其 Fe2O3 含量低)、存儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)， 是一種優(yōu)質(zhì)的低鋁質(zhì)耐火原料，煤矸石基耐火原料的開發(fā)與應(yīng)用得到快速發(fā)展。
總之，Al2O3-SiO2 天然原料組成確定其制品技術(shù)路線，比如：鐵水包-鋁碳體 系 (采用葉臘石-碳化硅基)、熱風(fēng)爐低蠕變體系 (采用普通燒結(jié)剛玉-大宗固棄 制備的電熔莫來石為原料)，雜質(zhì)含量低的剛玉莫來石體系具有優(yōu)良的抗堿蒸氣 和抗 CO 侵蝕性能。
棕剛玉是高鋁礬土為原料在電弧爐中提純除雜而成，其主要雜質(zhì)包括：Ti2O3、 Ti ( C,N,O ) 、 合 金 相 TiFeSi2 、 低 熔 點(diǎn) 相 Ca3Al2Si3 (Mg,Ti)O12 、 鋁 酸 鈣 Ca0.95Mg0.9Al10.1 (Ti)O17 以及 Al4C3 和 C。1600℃氮?dú)鈼l件下熱處理后，棕剛玉含 Ti 物相中Ti 元素發(fā)生脫氧，在低熔相中析出Ti(C,N)，從而改善棕剛玉的性能。 燒結(jié)剛玉原料按照體密分為三個(gè)等級(jí):>3.45g/cm3 、>3.55g/cm3 、>3.65g/cm3 ；熱 風(fēng)爐用剛玉-莫來石體系可以使用一些低密度的燒結(jié)剛玉，燒結(jié)剛玉體積密度一 般在 3.55g/cm3 ，致密化的燒結(jié)剛玉原料(>3.65g/cm3)更適用于煉鋼體系：滑板、 連鑄"三大件"、鋼包、精煉包等。提升燒結(jié)剛玉的體積密度是世界難題，燒結(jié) 剛玉體積密度達(dá)到 3.65g/cm3 目前全球范圍沒有解決 。
來源：河南省耐火材料行業(yè)協(xié)會(huì)