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中国耐火粘土矿资源概述

发布时间：2006-04-15 作者：来源：中国矿情

中国耐火粘土矿资源概述

　　耐火粘土是指耐火度大于1580℃、可做耐火材料的粘土和用作耐火材料的铝土矿。它们除具有较高的耐火度外，在高温条件下能保持体积的稳定性，并具有抗渣性、对急冷急热的抵抗性，以及一定的机械强度，因此经煅烧后异常坚定。
　　耐火粘土按可塑性、矿石特征和工业用途分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土四种。软质粘土一般呈土状，在水中易分散，与液体拌合后能形成可塑性泥团；半软质粘土的浸散性较差，其浸散部分与液体拌合后亦可形成可塑性泥团。这二种粘土在制作耐火制品时常用作结合剂。硬质粘土常呈块状或板片状，一般在水中不浸散，耐火度较高，为耐火制品的主要原料。高铝粘土Ａｌ_２Ｏ_３的含量较高，硬度和比重较大，耐火度高，常用以制造高级粘土制品。
　　耐火粘土主要用于冶金工业，作为生产定型耐火材料（各种规格的砖材）和不定型耐火材料的原料，用量约占全部耐火材料的70％。耐火粘土中的硬质粘土用于制作高炉耐火材料，炼铁炉、热风炉、盛钢桶的衬砖、塞头砖。高铝粘土用于制作电炉、高炉用的铝砖、高铝衬砖及高铝耐火泥。硬质粘土和高铝粘土常在高温（1400～1800℃）煅烧成熟料使用。
　　耐火粘土在建材工业上用以制作水泥窑和玻璃熔窑用的高铝砖、磷酸盐高铝耐火砖、高铝质熔铸砖。高铝粘土经过煅烧，然后与石灰石混合制成含铝水泥，这种水泥具有速凝能力及防蚀性和耐热力强的特点。
　　耐火粘土在研磨工业、化工工业和陶瓷工业等方面也有重要的用途。高铝粘土经过在电弧炉中熔融，制造研磨材料，其中电熔刚玉磨料是目前应用最广泛的一种磨料，占全部磨料产品的2/3。高铝粘土可以用来生产各种铝化合物，如硫酸铝、氢氧化铝、氯化铝、硫酸钾铝等化工产品。在陶瓷工业中，硬质粘土和半硬质粘土可以作为制造日用陶瓷、建筑瓷和工业瓷的原材料。
　　此外，高铝粘土还用于油井中，作为净化石油用的支撑剂，在农业上作为促肥剂，以及用作抗滑、抗磨的铺路材料，等等。硬质粘土还用于制新型耐火绝热材料——耐火纤维，它具有耐高温、导热系数小、耐酸碱、吸音和质轻等优点，在冶金、机械、电子、玻璃、陶瓷等工业上应用广泛。

一、 矿物原料特点

耐火粘土是工业名称，主要矿物为粘土矿物和铝的氢氧化物，如一水硬铝石、勃姆石（一水软铝石）、三水铝石、珍珠陶土、高岭石、迪开石、水铝英石、埃济石、伊利石、叶蜡石、蒙脱石等（表4.4.1）。耐火粘土中常见的非粘土矿物有石英、长石、云母，其次是铁、锰氧化物及氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硫化物，以及其他氧化物和硅酸盐矿物。一般来说，粘土矿物多集中于小于２μm粒级部分，非粘土矿物集中在大于２μm的粒级部分。

表4.4.1耐火粘土的主要矿物

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    耐火粘土的化学成分是影响其质量的重要因素之一。Ａｌ_２Ｏ_３是耐火粘土的有益组分，主要赋存于氢氧化铝矿物（一水硬铝石、勃姆石、三水铝石），其次赋存于铝硅酸盐矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石等）中。一般来说，软质和半软质粘土含Ａｌ_２Ｏ_３为３０％～４５％，硬质粘土为３５％～５０％，高铝粘土为５５％～７０％。
    ＳｉＯ_２主要赋存于粘土矿物中，亦有微量的原生石英残屑存在。ＳｉＯ_２含量变化较大，高铝粘土中一般为３％～３５％，硬质粘土中为４３％～６６％。
    Ｆｅ_２Ｏ_３主要赋存于赤铁矿、磁铁矿、针铁矿、菱铁矿中，是耐火粘土的主要有害成分。Ｆｅ_２Ｏ_３含量无明显规律，高铝粘土中含量在０.５％～２.２％，硬质粘土中含量在０.５％～２.５％，软质粘土中一般为１.０％～２.５％。
    Ｋ_２Ｏ和Ｎａ_２Ｏ也是耐火粘土的有害杂质，主要赋存于伊利石和云母类等矿物中，含量变化较大。

ＣａＯ和ＭｇＯ等虽为有害杂质，但含量一般甚微。

表4.4.2列出了我国某些耐火粘土矿的矿物成分和化学成分。

表4.4.2各地耐火粘土矿物成分和化学成分

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二、 用途与经济技术指标

    由于用途不同，因此各工业部门对耐火粘土的质量要求也不同。作为耐火材料用的耐火粘土，其质量要求如表4.4.3所示。
    对于作为耐火材料用的硬质粘土熟料来说，按照冶金工业部部颁标准（ＹＢ２２１１-８２），其技术要求为表4.4.4。
    产品中的杂质含量，特级品不超过３％，其他品级不超过４％；产品中不得混入石灰石、黄土及其他高钙、高铁等外来夹杂物。
    对于作为耐火材料用的高铝矾土熟料来说，其技术标准（ＹＢ２２１２-８２）如表4.4.5所示。除了表中所列的理化指标外，还要求：与煤接触煅烧的产品，通过１０mm标准筛的筛下料不超过１０％，用回转窑和外燃式窑煅烧的产品，通过５mm标准筛的筛下料不超过１０％；产品中的杂质含量不超过４％；同一品级中允许相邻混级品不大于１０％；产品中不得混入石灰石、黄土及其他高钙、高铁等外来杂物。

表4.4.3耐火粘土的一般质量要求

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表4.4.4硬质粘土熟料的技术要求

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表4.4.5高铝矾土熟料的技术要求

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研磨工业对高铝粘土的技术要求目前尚无统一标准，郑州磨具厂（１９７７年）的要求是：Ａｌ_２Ｏ_３≥６７％、ＳｉＯ_２≤１０％、ＣａＯ＋ＭｇＯ＜１、Ａｌ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２值大于９；沈阳铝镁设计院（１９８３年）的要求是：Ａｌ_２Ｏ_３≥７０％、Ｆｅ_２Ｏ_３≤５％、ＴｉＯ_２≤４.５％、ＣａＯ＋ＭｇＯ≤１.０％、Ａｌ_２Ｏ_３/ＳｉＯ_２值大于１２。
水泥工业对高铝粘土的技术要求，按沈阳铝镁设计院（１９８３年）提出的为：Ａｌ_２Ｏ_３≥７２％，ＳｉＯ_２≤６％，Ｆｅ_２Ｏ_３≤２％。

三、矿业简史

中国在殷商时代就已大量冶炼青铜器。在湖北大冶铜绿山发现了春秋战国时代炼铜用的三座竖炉，竖炉残高１.８m，炉子内径０.６m，估计每天能处理１～１.５t矿石。在春秋战国之际（即公元前五六世纪之间）冶铸生铁也已用于生产。到西晋、南北朝时期（约公元前四五世纪）炼钢方法已发展到了基本成熟的阶段。毋庸置疑，铜、铁冶炼的历史，就是耐火材料应用的历史，在铜、铁冶炼业的发展中，耐火材料起了积极的作用。
耐火材料大规模地开采和应用得业于近代工业，特别是钢铁工业的发展。我国在清朝末期，随着湖北汉阳铁厂等中国近代钢铁工业的兴起也带动了耐火材料的发展，但是由于经济落后，钢铁工业薄弱，耐火材料工业发展并不快。中华人民共和国成立以后，因经济建设和钢铁工业发展的需要，地质部门投入了很大力量，先后勘探和开发了山东淄博的万山和小口山耐火粘土矿，以及山西太原东山、河北唐山半壁店、河南巩县涉村、内蒙古包头杂怀沟、吉林舒兰水曲柳等一大批耐火粘土矿。耐火粘土的产量也由１９４９年的２.２万t猛增到１９５４年的３６４.４万t。６０年代以后，我国相继在山东、河北、山西、河南等省进行了勘探，先后探明了山西阳泉太湖石；山东章丘明水、淄博罗村和洪山；河南新安张窑院、焦作大洼；四川米易二滩等许多大、中型耐火粘土矿床，从而使我国进入了世界上的耐火粘土储量和产量都比较大的国家行列。

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