耐火粘土

耐火粘土是指耐火度大於1580℃、可做耐火材料的粘土和用作耐火材料的鋁土礦。它們除具有較高的耐火度外，在高溫條件下能保持體積的穩定性，並具有抗渣性、對急冷急熱的抵抗性，以及一定的機械強度，因此經煅燒後異常堅定。耐火粘土主要用於冶金工業，作為生產定型耐火材料（各種規格的磚材）和不定型耐火材料的原料，用量約占全部耐火材料的70%。

基本介紹

• 中文名：耐火粘土
• 外文名：refractory clays
• 成分：Al2O3
• 特點：較高的耐火度
• 套用：冶金工業
• 學科：材料

成分

耐火粘土的化學成分是影響其質量的重要因素之一。Al2O3是耐火粘土的有益組分，主要賦存於氫氧化鋁礦物（一水硬鋁石、勃姆石、三水鋁石），其次賦存於鋁矽酸鹽礦物（高嶺石、伊利石、蒙脫石等）中。一般來說，軟質和半軟質粘土含Al2O3為30%～45%，硬質粘土為35%～50%，高鋁粘土為55%～70%。

耐火粘土

SiO2主要賦存於粘土礦物中，亦有微量的原生石英殘屑存在。SiO2含量變化較大，高鋁粘土中一般為3%～35%，硬質粘土中為43%～66%。

Fe2O3主要賦存於赤鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦中，是耐火粘土的主要有害成分。Fe2O3含量無明顯規律，高鋁粘土中含量在0.5%～2.2%，硬質粘土中含量在0.5%～2.5%，軟質粘土中一般為1.0%～2.5%。

K2O和Na2O也是耐火粘土的有害雜質，主要賦存於伊利石和雲母類等礦物中，含量變化較大。

CaO和MgO等雖為有害雜質，但含量一般甚微。

分類

耐火粘土按可塑性、礦石特徵和工業用途分為軟質粘土、半軟質粘土、硬質粘土和高鋁粘土四種。軟質粘土一般呈土狀，在水中易分散，與液體拌合後能形成可塑性泥團；半軟質粘土的浸散性較差，其浸散部分與液體拌合後亦可形成可塑性泥團。這二種粘土在製作耐火製品時常用作結合劑。硬質粘土常呈塊狀或板片狀，一般在水中不浸散，耐火度較高，為耐火製品的主要原料。高鋁粘土Al2O3的含量較高，硬度和比重較大，耐火度高，常用以製造高級粘土製品。

套用

耐火粘土主要用於冶金工業，作為生產定型耐火材料（各種規格的磚材）和不定型耐火材料的原料，用量約占全部耐火材料的70%。耐火粘土中的硬質粘土用於製作高爐耐火材料，煉鐵爐、熱風爐、盛鋼桶的襯磚、塞頭磚。高鋁粘土用於製作電爐、高爐用的鋁磚、高鋁襯磚及高鋁耐火泥。硬質粘土和高鋁粘土常在高溫（1400～1800℃）煅燒成熟料使用。

耐火粘土在建材工業上用以製作水泥窯和玻璃熔窯用的高鋁磚、磷酸鹽高鋁耐火磚、高鋁質熔鑄磚。高鋁粘土經過煅燒，然後與石灰石混合製成含鋁水泥，這種水泥具有速凝能力及防蝕性和耐熱力強的特點。

耐火粘土在研磨工業、化工工業和陶瓷工業等方面也有重要的用途。高鋁粘土經過在電弧爐中熔融，製造研磨材料，其中電熔剛玉磨料是目前套用最廣泛的一種磨料，占全部磨料產品的2/3。高鋁粘土可以用來生產各種鋁化合物，如硫酸鋁、氫氧化鋁、氯化鋁、硫酸鉀鋁等化工產品。在陶瓷工業中，硬質粘土和半硬質粘土可以作為製造日用陶瓷、建築瓷和工業瓷的原材料。

此外，高鋁粘土還用於油井中，作為淨化石油用的支撐劑，在農業上作為促肥劑，以及用作抗滑、抗磨的鋪路材料，等等。硬質粘土還用於制新型耐火絕熱材料——耐火纖維，它具有耐高溫、導熱係數小、耐酸鹼、吸音和質輕等優點，在冶金、機械、電子、玻璃、陶瓷等工業上套用廣泛。

分布

耐火粘土在我國分布很廣，常與煤系地層密切伴生，如遼寧復州灣、吉林水曲柳、河南焦作、河北古冶、山東淄博、山西太原等地都是著名產地。

資源儲量

我國的耐火粘土礦石類型及品種齊全，礦床分布廣泛，根據國土資源部2013年全國礦產資源儲量通報，分布於全國27個省區的耐火粘土礦區數479處，查明資源儲量為25.1億t，另外還有地方中小礦山1 000餘座，其中山東、山西、河北、河南、陝西、貴州及湖北等地資源集中，探明的儲量為全國的85%。其中高鋁粘土主要分布於山西、河南及貴州，查明資源儲量在3.2億t左右。

礦床類型及分布

沉積在較老岩層不整合面上的耐火粘土礦床

該礦床位於石炭系二疊系底部，水鋁石和高嶺石為主，礦床一般較大。沿走向延伸1 000一3 500m，傾斜延伸300一500m，厚達十幾米。礦石工業類型主要以高鋁粘土礦和硬質粘土礦為主，是我國重要耐火材料的原料，為主要開發利用的礦體。該類型礦床中高含量高鋁粘土礦儲量占全國耐火材料儲量將近90% ,硬質粘土近60%。礦床實例:浙江方蒙山、山西陽泉、孝義、河北趙各莊、河南鞏義、焦作等。

夾於砂岩、砂頁岩、凝灰岩中的礦床

此類礦床位於石炭系、二疊系、侏羅系、第三系、第四系岩層中，以高嶺石類礦物為主，含少量石英，礦床一般厚為lm，沿走向、傾斜延展幾十到幾千米，產狀平緩。礦石工業類型主要為硬質粘土和軟質粘土礦。礦床實例:山西朔州、太原東山、山東王村、河北白馬山等。

含煤岩系中的高嶺土礦床

礦床位於石炭系、二疊系，產於煤系地層中的高嶺石泥岩或高嶺石耐火粘土礦床。礦物成分幾乎由高嶺石組成，少量一水軟鋁石，是一種優質高嶺石耐火材料，含Al2O3 32%一38%, Si0241%一51%，灼減量12%一17%，雜質較低。礦床實例:山西大同、山東新墳等。

殘積礦床

礦物以高嶺石為主，主要產在酸性和中性的鋁酸鹽岩石風化殼中的中型或小型礦床。礦床實例:江西高嶺十礦床

簡史

中國在殷商時代就已大量冶煉青銅器。在湖北大冶銅綠山發現了春秋戰國時代煉銅用的三座豎爐，豎爐殘高1.8m，爐子內徑0.6m，估計每天能處理1～1.5t礦石。在春秋戰國之際（即公元前五六世紀之間）冶鑄生鐵也已用於生產。到西晉、南北朝時期（約公元前四五世紀）煉鋼方法已發展到了基本成熟的階段。毋庸置疑，銅、鐵冶煉的歷史，就是耐火材料套用的歷史，在銅、鐵冶煉業的發展中，耐火材料起了積極的作用。

耐火材料大規模地開採和套用得業於近代工業，特別是鋼鐵工業的發展。我國在清朝末期，隨著湖北漢陽鐵廠等中國近代鋼鐵工業的興起也帶動了耐火材料的發展，但是由於經濟落後，鋼鐵工業薄弱，耐火材料工業發展並不快。中華人民共和國成立以後，因經濟建設和鋼鐵工業發展的需要，地質部門投入了很大力量，先後勘探和開發了山東淄博的萬山和小口山耐火粘土礦，以及山西太原東山、河北唐山半壁店、河南鞏縣涉村、內蒙古包頭雜懷溝、吉林舒蘭水曲柳等一大批耐火粘土礦。耐火粘土的產量也由1949年的2.2萬t猛增到1954年的364.4萬t。60年代以後，我國相繼在山東、河北、山西、河南等省進行了勘探，先後探明了山西陽泉太湖石；山東章丘明水、淄博羅村和洪山；河南新安張窯院、焦作大窪；四川米易二灘等許多大、中型耐火粘土礦床，從而使我國進入了世界上的耐火粘土儲量和產量都比較大的國家行列。