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耐(nai)(nai)火(huo)(huo)原料(liao)是(shi)(shi)指(zhi)生產(chan)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料(liao)產(chan)品(pin)所必需的(de)(de)材料(liao)。它(ta)是(shi)(shi)生產(chan)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料(liao)的(de)(de)基礎。耐(nai)(nai)火(huo)(huo)原料(liao)大(da)部分是(shi)(shi)天然礦(kuang)(kuang)(kuang)物(如(ru)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)黏土(tu)、高鋁礬土(tu)、硅(gui)石(shi)、鉻礦(kuang)(kuang)(kuang)、菱鎂礦(kuang)(kuang)(kuang)、白云石(shi)、鎂橄欖石(shi)、鋯英(ying)石(shi)、藍(lan)晶石(shi)、硅(gui)線石(shi)、紅柱石(shi)等(deng)(deng))，隨著對耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料(liao)綜合(he)性能要求的(de)(de)不斷提(ti)高，耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料(liao)生產(chan)中也越來(lai)越多地使(shi)用(yong)工(gong)業(ye)原料(liao)和(he)(he)人(ren)工(gong)合(he)成(cheng)原料(liao)(如(ru)工(gong)業(ye)氧化鋁、合(he)成(cheng)莫來(lai)石(shi)、人(ren)造耐(nai)(nai)火(huo)(huo)纖維、人(ren)造耐(nai)(nai)火(huo)(huo)空心(xin)球等(deng)(deng))。耐(nai)(nai)火(huo)(huo)制品(pin)的(de)(de)質(zhi)量優劣和(he)(he)成(cheng)本高低，在很(hen)大(da)程度上取決于(yu)對原料(liao)的(de)(de)正確選擇和(he)(he)合(he)理使(shi)用(yong)。
耐(nai)(nai)(nai)(nai)火原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)按(an)化學性質可分為酸性耐(nai)(nai)(nai)(nai)火原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)、堿性耐(nai)(nai)(nai)(nai)火原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和(he)中性耐(nai)(nai)(nai)(nai)火原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)；按(an)來源(yuan)可分為天然礦物原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和(he)人(ren)工合成原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)；一(yi)般情況(kuang)下，人(ren)們把生產(chan)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火材料(liao)(liao)的原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)分為主要原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)、輔助原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)等(deng)。
用(yong)以生產耐(nai)火(huo)制品的(de)原(yuan)料，不論是天然礦(kuang)物原(yuan)料還(huan)是人工合成原(yuan)料，從礦(kuang)物學觀點看，必須具有生產產品所達到的(de)足夠高(gao)的(de)耐(nai)火(huo)度；從工藝(yi)學觀點上(shang)(shang)看，要能(neng)滿足工藝(yi)的(de)基本要求；從用(yong)其制得的(de)產品性(xing)能(neng)上(shang)(shang)看，應能(neng)滿足制品的(de)使用(yong)性(xing)能(neng)，特別是高(gao)溫使用(yong)性(xing)能(neng)的(de)要求。
通常(chang)將耐(nai)火原料分為(wei)鋁(lv)硅系(xi)耐(nai)火原料(硅質、黏土(tu)質、高(gao)鋁(lv)質等)、堿(jian)性耐(nai)火原料、隔熱耐(nai)火原料和其(qi)他耐(nai)火原料。
一(yi)、硅質(zhi)原料
由于(yu)石(shi)(shi)英(ying)變體的體積(ji)效應，硅(gui)(gui)磚(zhuan)也(ye)是用(yong)硅(gui)(gui)石(shi)(shi)直接制磚(zhuan)的，硅(gui)(gui)石(shi)(shi)是脈石(shi)(shi)英(ying)、石(shi)(shi)英(ying)巖、燧石(shi)(shi)和砂巖等的統稱(cheng)。硅(gui)(gui)石(shi)(shi)中的主要(yao)成分(fen)是SiO 2， 其(qi)他(ta)均(jun)屬雜質成分(fen)。耐火(huo)材(cai)料用(yong)的硅(gui)(gui)質原料有結晶碎石(shi)(shi)和膠結硅(gui)(gui)石(shi)(shi)兩(liang)大類(lei)。
二、黏土質原料
耐火黏(nian)土是生(sheng)產硅酸鋁(lv)質耐火材料的主要原料，其耐火度要求高(gao)于1580℃的各種硬質黏(nian)土、軟(ruan)質(半軟(ruan)質)黏(nian)土和(he)黏(nian)土頁巖，人們統稱為耐火黏(nian)土。
天(tian)然的(de)(de)(de)耐火黏(nian)土(tu)， 通常是(shi)(shi)以黏(nian)土(tu)礦(kuang)物(wu)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)高嶺石(AI2O 3·2SiO 2·2H2O) 為其主(zhu)要(yao)成分(fen)， 即以含水硅酸鹽為主(zhu)體(ti)，并夾雜有游(you)離的(de)(de)(de)石英、黃鐵石、金紅石及有機物(wu)等構(gou)成的(de)(de)(de)混合物(wu)。此種非(fei)單(dan)一礦(kuang)物(wu)，大(da)部分(fen)是(shi)(shi)由直徑(jing)小于1.2um的(de)(de)(de)顆粒構(gou)成的(de)(de)(de)分(fen)散體(ti)。
依據黏(nian)(nian)土的生(sheng)成(cheng)情況不同(tong)，可分為：原生(sheng)黏(nian)(nian)土和次生(sheng)黏(nian)(nian)土。原生(sheng)黏(nian)(nian)土是指(zhi)母巖(yan)(如長石)經風(feng)化后形成(cheng)黏(nian)(nian)土，仍殘留在(zai)原地。次生(sheng)黏(nian)(nian)土又稱漂積(ji)黏(nian)(nian)土，它是由原生(sheng)黏(nian)(nian)土在(zai)自然(ran)動力條件下轉移到其他地方再(zai)沉(chen)積(ji)下來(lai)的黏(nian)(nian)土，其粒(li)度細小，分散度大，可塑性高。
耐火材料工業上應用的耐火黏土，主要有(you)以(yi)下兩大類(lei)。
①硬質黏(nian)土其特點是組織致密、硬度(du)大(da)，顆粒極細，遇水不(bu)易分散，可(ke)塑(su)性很(hen)低。此類黏(nian)土外(wai)觀常呈淺灰色、灰白色或灰色。貝殼狀斷口，有的表(biao)面有滑(hua)膩感，易風化(hua)破碎成碎塊。
②軟(ruan)質(半軟(ruan)質)黏(nian)土(tu)常呈土(tu)塊狀，組(zu)織(zhi)松(song)軟(ruan)，可塑性較好。這(zhe)種黏(nian)土(tu)的(de)顏色(se)(se)，由(you)于雜質的(de)種類和含量不同，差異很(hen)大。從灰色(se)(se)、深灰色(se)(se)，直到黑(hei)色(se)(se)；也有(you)的(de)呈紫(zi)色(se)(se)、淡紅色(se)(se)或(huo)白色(se)(se)。
三(san)、高(gao)鋁(lv)質(zhi)原料(liao)
(1)鋁土礦
鋁(lv)(lv)(lv)土礦是生產(chan)棕剛(gang)玉的主(zhu)要(yao)原料(liao)(liao)，AI2O3含(han)量88%-90%的高鋁(lv)(lv)(lv)熟料(liao)(liao)是亞(ya)白剛(gang)玉的主(zhu)要(yao)原料(liao)(liao)；生產(chan)白剛(gang)玉、致密剛(gang)玉等用(yong)氧化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)做(zuo)原料(liao)(liao)。鋁(lv)(lv)(lv)土礦亦稱高鋁(lv)(lv)(lv)礬(fan)土或鋁(lv)(lv)(lv)礬(fan)土，主(zhu)要(yao)礦物是水鋁(lv)(lv)(lv)石(AI2O3·H2O)和三水鋁(lv)(lv)(lv)石(AI2O3-3H2O)。
我國(guo)高鋁(lv)(lv)(lv)(lv)礬(fan)土(tu)的(de)(de)儲量極為(wei)豐富：產地(di)從黃河(he)(he)以北(bei)的(de)(de)山西(xi)、河(he)(he)北(bei)和(he)(he)山東，穿(chuan)過中部的(de)(de)河(he)(he)南(nan)和(he)(he)廣(guang)西(xi)，直至西(xi)南(nan)的(de)(de)貴州和(he)(he)云南(nan)。目(mu)前出產高鋁(lv)(lv)(lv)(lv)礬(fan)土(tu)熟料(liao)的(de)(de)主(zhu)要產地(di)在(zai)山西(xi)、河(he)(he)南(nan)和(he)(he)貴州。在(zai)湖南(nan)也有一些(xie)規模較小的(de)(de)礦(kuang)在(zai)開發中。我國(guo)高鋁(lv)(lv)(lv)(lv)礬(fan)土(tu)主(zhu)要礦(kuang)物(wu)為(wei)水鋁(lv)(lv)(lv)(lv)石(shi)(shi)(shi)、勃姆(mu)石(shi)(shi)(shi)、高嶺石(shi)(shi)(shi)和(he)(he)葉(xie)(xie)蠟石(shi)(shi)(shi)，可(ke)按(an)其礦(kuang)物(wu)組成，分為(wei)三種類型(xing)(xing)(xing)(xing)：水鋁(lv)(lv)(lv)(lv)石(shi)(shi)(shi)-高嶺石(shi)(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)(DK)；勃姆(mu)石(shi)(shi)(shi)-高嶺石(shi)(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)(BK)；水鋁(lv)(lv)(lv)(lv)石(shi)(shi)(shi)-葉(xie)(xie)蠟石(shi)(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)(DP)。而目(mu)前DK型(xing)(xing)(xing)(xing)高鋁(lv)(lv)(lv)(lv)礬(fan)土(tu)應用最為(wei)廣(guang)泛，DK型(xing)(xing)(xing)(xing)高鋁(lv)(lv)(lv)(lv)礬(fan)土(tu)熟料(liao)按(an)其AI2O3含量分為(wei) S、I、ⅡA、IB、Ⅲ等(deng)。
(2)燒結剛玉(yu)和電熔剛玉(yu)
人工生產(chan)剛玉(yu)是采用工業(ye)氧(yang)化(hua)鋁(lv)或高(gao)(gao)鋁(lv)礬土為主(zhu)要原(yuan)(yuan)料(liao)，在電弧爐中熔融制(zhi)得。除(chu)此(ci)之外，還可用燒結(jie)法(fa)制(zhi)得剛玉(yu)板狀氧(yang)化(hua)鋁(lv)。此(ci)法(fa)仍是以工業(ye)氧(yang)化(hua)鋁(lv)粉為主(zhu)要原(yuan)(yuan)料(liao)，經煅燒、細磨、成(cheng)球和燒成(cheng)制(zhi)得。此(ci)種(zhong)方法(fa)生產(chan)技術難度大，但(dan)產(chan)品的(de)(de)強(qiang)度高(gao)(gao)，抗(kang)侵蝕能力強(qiang)，熱(re)震穩定(ding)性(xing)好。所謂(wei)“亞白剛玉(yu)”實際上(shang)是高(gao)(gao)鋁(lv)礬土基的(de)(de)致密電熔剛玉(yu)，AI2O3含(han)量大于98%，顯氣孔率(lv)小于4%；是在還原(yuan)(yuan)氣氛和控制(zhi)條件下電熔由高(gao)(gao)鋁(lv)礬土制(zhi)成(cheng)的(de)(de)。剛玉(yu)結(jie)晶為粒狀，一(yi)般為1-15mm；主(zhu)要雜質為金(jin)紅石(shi)、鈦酸鋁(lv)及其固溶體(ti)。
(3)莫來石
莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)是以3Al2O 3·2SiO 2結晶相為(wei)主要成(cheng)分(fen)(fen)的(de)耐火(huo)原(yuan)料(liao)。莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)分(fen)(fen)為(wei)天然莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)和(he)(he)人工(gong)合(he)成(cheng)莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)兩類。天然莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)很(hen)少，一般(ban)采用(yong)人工(gong)合(he)成(cheng)。莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)化(hua)學(xue)(xue)性質穩定，不溶于氫氟酸。具(ju)有(you)(you)良好的(de)高(gao)(gao)(gao)溫力學(xue)(xue)、高(gao)(gao)(gao)溫熱(re)學(xue)(xue)性能，因(yin)此，合(he)成(cheng)莫(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)及(ji)其制品具(ju)有(you)(you)密度(du)和(he)(he)純度(du)較高(gao)(gao)(gao)、高(gao)(gao)(gao)溫結構強(qiang)度(du)高(gao)(gao)(gao)、高(gao)(gao)(gao)溫蠕變(bian)率(lv)低(di)、熱(re)膨脹率(lv)小、抗化(hua)學(xue)(xue)侵蝕性強(qiang)、抗熱(re)震等優點。
(4)硅線石族礦物
硅(gui)線石(shi)族礦物有藍晶石(shi)、紅柱(zhu)石(shi)、硅(gui)線石(shi)，俗稱“三(san)石(shi)”。三(san)石(shi)的化學組(zu)成相同(tong)(tong)，但晶體(ti)結構不同(tong)(tong)，屬同(tong)(tong)質異晶體(ti)。加熱到(dao)高溫， 均轉化為莫來石(shi)， 生成少量熔融(rong)態SiO 2， 同(tong)(tong)時伴(ban)隨(sui)體(ti)積膨脹。
由于三石(shi)加熱(re)膨脹(zhang)的大小(xiao)(xiao)不同(tong)，其(qi)直接利用(yong)程度也不一樣。由于紅(hong)柱石(shi)體積變化小(xiao)(xiao)，無論是(shi)用(yong)它制磚，還(huan)是(shi)作為添加物，都是(shi)直接用(yong)生料(liao)。而(er)硅線石(shi)、藍晶(jing)石(shi)往往是(shi)以膨脹(zhang)劑形(xing)式加入配(pei)料(liao)中(zhong)，特(te)別是(shi)更多的用(yong)于不定形(xing)耐火材(cai)料(liao)。而(er)用(yong)來制磚就要煅燒熟(shu)料(liao)了，尤其(qi)是(shi)藍晶(jing)石(shi)必須煅燒成熟(shu)料(liao)。
四、堿性耐火原料
4.1鎂質原料
(1)菱鎂礦
我(wo)國菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)主要有(you)(you)兩種(zhong)類型：晶質菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)和非晶質菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)。我(wo)國菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)主要分布在遼寧(ning)和山東兩省，菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)主要雜質是滑(hua)石， 也(ye)有(you)(you)一些(xie)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)含有(you)(you)較高的CaO， 其(qi)次礦(kuang)物(wu)為白云石， 我(wo)國菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)根據化學成分可(ke)分級(ji)為S、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ五個級(ji)別，只有(you)(you)S級(ji)和I級(ji)用于(yu)煅燒(shao)制磚鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。
用兩(liang)步(bu)浮選(xuan)法(fa)和二步(bu)煅燒法(fa)制(zhi)(zhi)備(bei)高純(chun)鎂砂，以此方(fang)法(fa)制(zhi)(zhi)備(bei)的(de)高純(chun)鎂砂為原料，可以開發多種高性能的(de)耐火材料制(zhi)(zhi)品(pin)。
(2)其他含鎂礦物
在鎂(mei)質耐火材料(liao)中的(de)鎂(mei)橄欖石(shi)制(zhi)品(pin)(pin)， 其主(zhu)要礦(kuang)物組成是(shi)鎂(mei)橄欖石(shi)(2MgOSiO 2) 和方鎂(mei)石(shi)(MgO) 。這種制(zhi)品(pin)(pin)的(de)特(te)點是(shi)抗熔(rong)融氧化鐵的(de)能(neng)力較強(qiang)，熱震穩定性優于普通鎂(mei)磚。生產此種制(zhi)品(pin)(pin)的(de)主(zhu)要原料(liao)是(shi)橄欖巖和蛇紋巖。
4.2白云石質原料
白(bai)云石是(shi)以碳酸鎂(Mg CO 3) 和碳酸鈣(CaCO 3) 的復(fu)鹽(yan)為(wei)主(zhu)要(yao)成分(fen)的耐火原料(liao)， 其化學式為(wei)CaMg(CO 3) 2或(huo)MgC03·CaCO 3， 其理(li)論組成為(wei)CaO 30.41%、 Mg 021.87%、CO 247.72%。CaO/MgO=1.39、硬度(du)為(wei)3.5一4。
我(wo)國白云石(shi)原(yuan)料(liao)豐(feng)富(fu)，分布廣泛(fan)，且比較純凈。遼寧大石(shi)橋(qiao)一帶(dai)儲(chu)量十(shi)分豐(feng)富(fu)。山(shan)東、湖(hu)北、陜(shan)西(xi)、廣西(xi)、甘肅、江(jiang)西(xi)、安徽、四(si)川、云南、湖(hu)南等省均(jun)有豐(feng)富(fu)的礦(kuang)源。此礦(kuang)體(ti)常(chang)與石(shi)灰石(shi)和菱鎂(mei)礦(kuang)共生。
五(wu)、鋯質制品用(yong)原料(liao)
(1)鋯英石
鋯(gao)(gao)英(ying)(ying)石(shi)(ZrO2SiO 2或Zr SiO 4) 是生產(chan)質制品(pin)和鋯(gao)(gao)英(ying)(ying)石(shi)制品(pin)的主要(yao)原(yuan)料， 我國鋯(gao)(gao)英(ying)(ying)石(shi)產(chan)地是海南省(sheng)(sheng)。廣東省(sheng)(sheng)、廣西(xi)壯(zhuang)族自治(zhi)區、山東省(sheng)(sheng)、福建省(sheng)(sheng)和臺灣省(sheng)(sheng)等地均有分布。
鋯英石的理論組成(cheng)為(wei)ZrO 267.01%、SiO 232.99%。它經常含有(you)TiC fe和其他微(wei)量(liang)稀土氧化物， 由于這些元素(su)的存在，使其具(ju)有(you)不同程度的放射性(xing)。因此(ci)在使用此(ci)原料生產制品(pin)時，應當有(you)必要(yao)的防護措施(shi)。
鋯(gao)英(ying)石(shi)的熱(re)導率較低(di)，20一(yi)1000℃間為3.72W/(m.K)。鋯(gao)英(ying)石(shi)的膨(peng)脹系數與其(qi)(qi)他晶相比較也較低(di)，在1000℃時為4.6X10-6℃，其(qi)(qi)單晶在垂直和平行主軸(C軸)的兩個方向上的膨(peng)脹系數有較大差異。鋯(gao)英(ying)石(shi)的化學惰性高，難與酸發(fa)生反(fan)(fan)應(ying)。與玻璃熔體在較小(xiao)的程度上發(fa)生反(fan)(fan)應(ying)，它常用(yong)于(yu)冶(ye)金(jin)和玻璃工(gong)業(ye)用(yong)耐火材料(liao)。
(2)斜鋯石
天(tian)然(ran)的斜鋯石(shi)(ZrO 2) 常(chang)呈不(bu)規(gui)則塊狀， 黑色(se)(se)、褐色(se)(se)、黃(huang)色(se)(se)或(huo)無色(se)(se)。我(wo)國天(tian)然(ran)的斜鋯石(shi)礦體很少(shao)。工業(ye)上使用(yong)的ZrO 2， 屬(shu)化工原(yuan)料， 是由鋯英石(shi)(ZrO2SiO 2) 采用(yong)化學(xue)方法制得(de)的白色(se)(se)或(huo)微(wei)黃(huang)色(se)(se)粉末。
純(chun)的ZrO 2在常壓下共有三種晶(jing)型：從低溫(wen)到(dao)高溫(wen)依次為單(dan)斜相(xiang)(xiang)、四方(fang)相(xiang)(xiang)和立方(fang)相(xiang)(xiang)。
穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)ZrO 2， 依(yi)其(qi)穩(wen)定(ding)程(cheng)度的(de)(de)(de)不(bu)同， 又有部(bu)分(fen)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)ZrO 2和(he)全穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)ZrO 2之(zhi)分(fen)， 由于(yu)全穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)ZrO 2的(de)(de)(de)熱膨脹系數較(jiao)大(da)，其(qi)熱震穩(wen)定(ding)性不(bu)及部(bu)分(fen)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)好，故后者常(chang)用來做陶瓷和(he)耐(nai)火材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)增韌材(cai)料(liao)。
(3)脫硅鋯
國外(wai)在熔鑄鋯剛(gang)玉(AZ S) 耐火材料(liao)的制(zhi)造中， 除了(le)采用鋯英石精礦(kuang)外(wai)， 大多加入一定數量的“脫(tuo)硅鋯”原料(liao)， 其目的：一是調整與穩定配方(fang)；二是改(gai)善與優化產品性能。
(4)鋯剛玉莫來石
原始原料為工業氧化鋁、高嶺土和鋯英石，它們細磨混合均勻，半干法壓球并在300-1700℃下煅燒，即可制得這種材料。研究表明，增加鋯英石含量會導致提高燒結溫度，減少總收縮量，增多封閉氣孔，這些反應使燒結鋯剛玉莫來石具有較高的密度和強度以及較好的抗熱震穩定性。
六、鉻質制品用原料
生產鉻質(鉻磚、鉻鎂磚、鎂鉻磚)耐火材料的主要原料之一是鉻礦或鉻鐵礦。鉻鐵礦是多種礦物的混合物，因其礦物成分波動較大，在化學成分和物理性質方面變化也大。它通常由鉻質晶粒的脈石礦物構成。這些脈石礦物通常是鎂質硅酸鹽， 如蛇紋石、鎂橄欖石和橄欖石等。在鉻鐵礦中除Cr 203外， 還存在AI2O 3、Fe2O 3和MgO等， 一般的鉻鐵礦，由于鎂和鐵的存在，常以(Mg，Fe)Cr2O3表示。
以(yi)上(shang)為常(chang)用(yong)耐火(huo)原(yuan)料(liao)，隨著(zhu)耐火(huo)材(cai)料(liao)技術的推陳出新，其原(yuan)材(cai)料(liao)的種類也(ye)更(geng)為繁多(duo)，尤其是近年來(lai)，因為環保問題(ti)及原(yuan)礦資源等(deng)一(yi)系(xi)列原(yuan)因，不斷研制出性能更(geng)好(hao)的人(ren)工(gong)合成(cheng)材(cai)料(liao)以(yi)及更(geng)為環保的資源再生原(yuan)材(cai)料(liao)(如氮化(hua)硅鐵(tie)、塞隆等(deng))。
