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| 耐火材料天然原料的均化、提纯和改性 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-12-29 09:54:15 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/远志）天然原料可以直接或经过简单加工(破碎、粉磨或烧成等)后用于耐火材料的生产。这些原料种类繁多，如耐火粘土、矾土、蓝晶石族矿物、硅石、叶腊石、硅藻土、菱镁矿、橄榄石、蛇纹石、滑石、镁质粘土、绿泥石、白云石、石灰石、铬铁矿、锆英石等。
天然原料生产工艺简单，生产成本低，但性能不稳定，产品附加值低，同时选矿过程发生大量低品位矿或尾矿残留，易造成资源浪费。目前一般采用下面三种方法来应对该问题：
(1)天然原料的均化，提高原料的性能稳定性；
(2)天然原料的提纯，包括低品位矿的利用和现有原料的提纯，使其品位上升；
(3)天然原料的改性，使原料性能得到突变，获得新的用途，提高产品附加值。
目前在矾土、焦宝石和镁橄榄石的均化、提纯和开发方面做了很多工作，下面分别予以介绍。
1 矾土基原料的均化、提纯和开发
我国有丰富的矾土资源，建国以来，国家先后在原山西阳泉高铝矾土矿、贵州贵阳耐火材料厂、河南渑池煅烧厂依托当地铝土矿资源，建立了高铝耐火原料生产基地。但目前矾土生产仍以煅烧天然块料为主，品种单一，质量波动大，资源利用差，能耗比较高，污染较严重，产品附加值低。在目前铝矾土资源日益匮乏的情况下，需要重视耐火原料的研究，采取均化、提纯等技术路线，开发优质合成新材料，使天然原料的品位、质量发生质的提升，提高原料附加值和资源的利用率。
国内外的均化料生产一般采用湿法均化工艺，即采用的是湿法制粉、真空挤泥成型、干燥、烧结的生产工艺。该工艺尽管比较成熟，但存在着工艺流程长、能耗高、消耗大量水资源等缺点。为克服湿法工艺的缺点，新型的半干法均化工艺应运而生。新型半干法工艺简单地说就是干法制粉、半干法造粒、成型、烧结制备均化料的工艺。
2 焦宝石原料的均化和开发
我国焦宝石资源储量丰富，根据相关资料显示，到2009年为止，河南省共有耐火粘土矿区72处，储量3310万t，主产地为焦作、平顶山等，郏县、鲁山、宝丰等县区为平顶山地区硬质粘土(焦宝石)的主要产地，储量约占全省的35%(w)。焦宝石是优质硬质粘土的代表，品位较低，现阶段主要用来生产粘土质耐火材料，应用范围不广，造成大量焦宝石矿堆积无法利用。王鑫、靳斐等以焦宝石、高铝矾土为主要原料，辅以工业氧化铝、软质粘土等，采用均化或除杂质工艺经高温煅烧研制了不同氧化铝含量的莫来石、低膨胀堇青石和高铝瓷球原料等。
3 橄榄石废弃粉矿制备镁橄榄石原料
河南西峡是我国橄榄石的主要产地，出产的橄榄石中镁橄榄石相(2MgO·SiO2)占85%(w)以上，其次为铁橄榄石等，具有较高的商业价值。西峡橄榄石的主要用途是用做铸造型砂、炼钢出钢口引流砂，用量占总产量的90％以上。这两种用途对粒度(粗、中颗粒)要求严格，加工过程中产生的大量细颗粒无法使用，大量堆积，造成了资源的浪费。
镁橄榄石具有耐高温(M2S熔点是1890℃)、橄榄石废弃粉矿粒度较小等特点，具有制备合成料的便利条件。因此采用橄榄石废弃粉矿制备镁橄榄石合成料是可行的技术方案。石干等采用西峡橄榄石废弃矿粉，研究了轻烧镁粉加入量和煅烧温度对合成镁橄榄石材料相组成、显微结构和烧结性能的影响，以及用该合成料制备的镁橄榄石制品的性能。试制的合成料中镁橄榄石含量约80%(w)，并含有少量镁铁尖晶石和方镁石。
4 电熔镁橄榄石
氧化镁资源一般包括镁砂、氯化镁和镁橄榄石。随着碱性耐火材料的发展，由于菱镁矿资源的消耗和氯化镁开发的高成本，镁橄榄石的开发日益迫切。镁橄榄石是一种硅酸镁矿物，具有高热膨胀系数和高熔点(1890℃)。对于炼钢工业，镁橄榄石是一种很好的材料。电熔镁橄榄石是通过碳热还原反应制备的新型耐火原料，它具有较低的Fe2O3含量(0.2-0.4%)。
武汉科技大学研究者将电熔镁橄榄石引入浇注料中，研究了硅灰含量对电熔镁橄榄石浇注料性能的影响。研究结果表明：随着硅灰含量的增加，浇注料体积密度和强度均随之增加。但是电熔镁橄榄石浇注料的热震稳定性不好，并且在试样显微结构中发现了少量的较大气孔和低熔相。
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