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1、耐火材料创千U 四十周年特刊2 0 0 6 。4 0 2 4 6 - 2 4 9 硅线石族矿物开发应用的回顾与展望 林彬荫1 张新玉2 丁玉峰2 郭长江2 ) 1 ) 武汉科技大学武汉4 3 0 0 8 1 2 ) 河南巩义市第五耐火材料总厂 约2 6 年前，上海宝钢建设时，外方提出使用蓝晶 石、红柱石及硅线石精矿的要求，其用量分别 为3 6 5t 、1 7 2 5t 、6 6t 。尽管数量不多，但我方十分为 难。时至今日，我们早已不为难了。因为我们已经基 本查明了我国硅线石族矿物资源，并有了优质的精 矿，应用研究正积极开展并见成效。 1 矿物资源与精矿品级 1 1 矿物资源 笔者经过对矿区实
2、地考察，并结合研究地质资料 后得出：我国有丰富的蓝晶石、红柱石、硅线石矿物资 源，储量列在世界前列，堪称资源大国( 见表1 ) 。其中， 以红柱石储量最多，超世界储量，十分令人振奋。蓝晶 石主要分布在河南南阳、江苏沭阳；红柱石主要分布在 新疆库尔勒、拜城，河南西峡，辽宁风城，陕西眉县及川 西康定、道孚、雅江三县交界；硅线石主要分布在黑龙 江鸡西、林口，河北灵寿，河南镇平一内乡( 见表2 ) 。 表1 我国硅线石族矿物储量与世界的对比 矿种蓝晶石红柱石硅线石 注：世界储量中未禽我国。 表2 我国硅线石族矿物储量统计 注：硅线石族矿物按矿物储量划分若干类型：小， 1 0 0 0 万t 。 1 2
3、精矿品级 我国硅线石族矿物精矿A 1 ：O ，含量多为5 5 一 5 6 ，F e 2 0 31 一1 5 ，亦可生产A 1 2 0 3 含量5 7 一 5 8 ，F e ：O ， 3 0 次( 1 1 0 0o C ，水冷) 。 满足用户的需求，是生产企业应尽的责任。我们 从1 9 9 5 年起，开展商炉热风炉用系列抗热震低蠕变 砖的研发，于2 0 0 1 2 0 0 2 年倾注全力完成了课题。 由于高热震低蠕变砖的成功开发，加上已开发的 硅线石低蠕变砖，巩义五耐提供适用于热风炉各个作 业部位、不同工作环境的配套用砖，无疑对热风炉炉 2 0 0 6 特刊耐火材料悯H u 0G 6 _ I u
4、 o 2 4 7 龄的长寿有重要作用。现已陆续供宝钢4 0 6 3m 3 、 4 3 5 0n 1 3 高炉热风炉使用，此外尚供马钢、本钢、天钢、 邯钢、鞍钢、武钢、攀钢、包钢、太钢等钢厂使用，经济 社会效益十分显著。 2 0 0 3 年通过河南省科技厅的技术鉴定，2 0 0 4 年 1 0 月荣获冶金部科学技术进步奖( 三等) ，是当年耐 火材料唯一的获奖项目。这表明，在高炉热风炉耐火 材料方面，又新增了一个品牌，其理化指标见表4 。 衰4 高炉热风炉用系列抗热震低蠕变砖主要理化指标 项目 AA A 在表4 的A A 项目中有两个品种：在0 2M P a 、 1 4 5 0o C ( 2 0
5、 5 0h ) 或1 5 0 0o C ( 2 0 5 0h ) 条件时，蠕 变率0 2 ；抗热震性3 0 次( 1 1 0 0 ，水冷) ； A 1 2 0 3 6 5 ，而杂质T i 0 2 0 5 ，R 2 0 0 6 ， F e ：0 ，1 。目前，这两个品种，国内外尚未见有报 道。本项目取得的研究成果属国际领先水平。在这 个品牌里，硅线石族矿物同样起着重要作用。 2 3 低蠕变砖出口日本、美国 日本、美国是世界公认的科技大国，过去，很多技 术产品都是从他们进口。自从开发了硅线石低蠕变 砖和系列抗热震低蠕变砖品牌后，我国不但不进口， 而且还出口，标志着国产产品获得认可。2 0 0 1
6、年，巩 义五耐供日本某公司七孔格子砖( 高度1 8 0m m ) ，日 方测定结果如表5 所示。2 0 0 5 年1 1 月，与美国某公 司达成供热风炉用低蠕变砖的协议理化指标如表6 所示。 2 ，4 加法的技术路线 在长期实践中，笔者提出加法技术路线，其表达 式为：矾土( 或莫来石、刚玉) + 硅线石族矿物_ 优质 耐火材料系列。其中，硅线石族矿物主要以基质形式 出现，基质的完全或近于完全莫来石化是本技术路线 的重要特征。由于基质的英来石化，必将提高材料的 莫来石含量，降低玻璃相含量，而莫来石优异的力学、 2 4 8N A I H I J O 渊u A 0 耐火材料2 0 0 6 榔 项目规
7、格值代表值u 表6 巩义五耐供英圜某公司热风炉用低蠕变砖的协议理化 指标 项目指标 体积密度( g c m 旬) 显气孔率 耐压强度M P a 热态形变率( 1 4 5 0 2 5h ) 蠕变率 1 3 5 0q c 2 0 5 0h 1 4 2 5 5 0h 永久线变化率( 1 6 0 0 5h ) 抗C O 侵蚀性( 2 0 0h ) A 1 2 0 3 3 5 9 6 w F e 2 0 3 1 3 T i O z2 5 热学性能有利于材料高温性能的改善或提高。为使 基质完全莫来石化，控制A 1 ：0 ，S i O ：比值是个关键。 加法技术路线，理论上有立论，在实践中经过检 验，是简明
8、、实用、有效的，值得推广应用。 根据以上技术路线，笔者成功地主持开发了如下 主要耐火材料： ( 1 ) 高炉炉缸铁口、风口区硅线石砖； ( 2 ) 热风炉用硅线石低蠕变砖系列、抗热震低蠕 变砖系列，红柱石低蠕变砖系列； ( 3 ) 陶瓷燃烧器用莫来石复合砖； ( 4 ) 大型焦炉( 7 6 3m ) 用硅线石砖，焦炉炉门用 高热震粘土砖； ( 5 ) 鱼雷式铁水罐用红柱石一S i C C 砖； ( 6 ) 改性高铝砖系列( 电炉顶用砖，磷酸盐结合 高铝砖，高荷重高铝砖，微膨胀高铝砖等) ； ( 7 ) 不定形耐火材料( 如各种A S 浇注料，火 泥等) ； ( 8 ) 合成莫来石原料。 可喜的
9、是，此条技术路线逐步得到同行的认可。 国内不少企业逐步应用硅石线族矿物原料成功生产 了热风炉低蠕变砖，如河南、山东、山西、湖南、安徽、 浙江等地的企业。 掷兰；一眦删姗 笔者等结合生产实践，编著的蓝晶石红柱石硅 线石一书对同行有借鉴，对我国硅线石族矿物的开 发应用起到了积极作用。 3 展望 我国开发应用硅线石族矿物，始子上海宝钢的建 设，至今仅二十余年，但已初见成效。今后，硅线石族 矿物的应用前景将更广阔，应用领域将更广大。笔者 认为有如下有利条件： ( 1 ) 有丰富的硅线石族矿物资源，尤以红柱石更 甚，而且有了批量经济型的各种精矿( A I ：o ，5 5 5 6 ，F e 2 0 31 ) ； ( 2 ) 理论与实践都表明，硅线石族矿物的优异性 质能有效改善A 1 2 0 3 一S i 0 2 系材料的性能； ( 3 ) 硅线石族矿物是一种不经煅烧可直接使用的 具有节能和功能性的高铝质耐火原料，它的使用还可 节约矾土资源，并拓展矾土的应用领域。 2 0 0 5 年耐火材料行业协会在厦门制定了耐火材 料产业发展政策，在原材料政策中指出，要推广使用 和开发红柱石、硅线石、蓝晶石材料。笔者将竭尽所 能，与同仁一道使硅线石族矿物的开发应用更上一个 新台阶。 2 0 0 6 特刊耐火材料N A 咐I J o 铡u o 2 4 9
