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1、第 四 期 全 国 耐 火 材 料 高 级 技 术 人 员 研 修 资 料加大“三石”研发力度进一步开拓Al2O3-SiO2系新材料林彬荫 李居周 赵永安（武汉科技大学 巩义市第五耐火材料总厂）目 录- 69 -序第一章 我国“三石”精矿的主要产地与特点第二章“三石”的基本特性第三章 “三石”的开发应用一. 粘土砖系列二. 高铝砖系列三. 高炉热风炉用耐材1. 低蠕变砖系列2. 抗热震低蠕变砖系列3. 红柱石砖系列4. 陶瓷燃烧器用耐材四. 鱼雷式铁水罐用耐材1. 红柱石-SiC-C不烧砖2. 脱硫KR搅拌头浇注料3. 脱硫枪热修补可塑料五. 焦炉用耐材1. 高热震粘土砖2. “三石”-钛酸铝
2、复合材料3. 干熄焦装置用红柱石制品六. 有色用耐材1. 铅锌密闭鼓风炉用红柱石砖2. 熔铜炉感应器上红柱石捣打料七. 陶瓷窑具1. 莫来石-堇青石陶瓷窑具2. 莫来石质蜂窝陶瓷3. 陶瓷辊棒八. 玻璃用耐材1. 致密粘土砖2. 高强抗热震莫来石砖3. 锡槽池窑料道砖九. 轻质隔热砖（含轻质莫来石砖）十. 电子工业用莫来石-红柱石制品十一. 不定形耐材十二. 合成莫来石十三. 其它结论加大“三石”研发力度、进一步开拓Al2O3-SiO2系新材料林彬荫 李居周 赵永安（武汉科技大学 巩义市第五耐火材料总厂）序：“三石”是硅线石族矿物（硅线石、红柱石、蓝晶石）的俗称。它在我国的开发应用，始于宝钢建
3、设的促进与推动，与国外相比，起步较晚，但经过二十余年的努力，已卓有成效。到本世纪初，同行对“三石”的作用、地位，尤其对Al2O3-SiO2系耐材发展的重要性给予了充分的肯定，已取得共识。于2007年12月在海南三亚成功召开全国“三石”研发、生产及使用经验交流会，进一步推动“三石”的开发应用。本文阐述巩义五耐及国内同行“三石”的应用。明确提供如下信息：“三石”对改善、提高及开拓Al2O3-SiO2系耐材是十分重要的矿物原料，应该引起更足够的重视。1. 我国 “三石”精矿的主要产地与特点我国有丰富的“三石”矿物原料，尤以红柱石最多。作者对国内各矿区实地考察，并结合阅读相关地质资料后认为：我国红柱石
4、矿物储量达到并超过世界红柱石矿物2.75亿吨的储量，十分令人振奋。现在可以购买到的国内外“三石”精矿见表1尚有硅线石红柱石复合型，硅线石+红柱石矿物含量6570%，Al2O3：3640%，Fe2O3：1.51.7%，粒度-180目、-200目。联系人：河南林州王春生董事长、柯元硕总工。表1 我国近期“三石”精矿产地与特点品名产地型号化学成分 %粒度mm联系人Al2O3Fe2O3TiO2R2O硅线石鸡西（黑龙江）普型54-550.25-0业务经理刘选军55-561.20.30.8高纯55-5656-5710.30.657硅线石林口普型同上0.2-0董事长孙云山高纯同上灵寿普型55-561.30.
5、31.2-200目董事长刘向荣高纯55-5610.30.8-156-57印度高纯590.30.30.5+150目、0.1业务经理陶智海红柱石新疆红柱石54-555-3、3-1、1-0、0.5-0业务经理樊卫东55-5656-571.30.50.65710.50.6内蒙蹬口54-551.20.55-3、3-1、2-1、1-0.5、0.5-0董事长林凤飞55-5610.50.857眉县普型571.21.10.5-0为主总经理王秋绪副总李耀华高纯5812.30.8南非56-575-3、3-1、1-0、0.5-0业务经理邸晓瑜57-5858-600.50.50.3蓝晶石南阳隐山48-520.61.71
6、.6-1.2南阳隐山蓝晶石开发有限公司董事长涂金合52-540.61.51540.51.50.8南阳隐山同上南阳开元蓝晶石矿矿长杨敬梅同上桐柏48膨胀率较大是其特点董事长李保珍尚有：河北邢台产蓝晶石及经销在海南选矿后的澳洲蓝晶石精矿贸易公司。一般而论国内生产的“三石”精矿的Al2O3的含量多在5556%，Fe2O311.5%，TiO20.30.5%，R2O0.81%，Al2O3在57、58级的较少。粒度上，除红柱石有粗颗粒（51或31mm）外，硅线石、蓝晶石精矿多小于0.2mm。南非红柱石Al2O3含量有58、59级，杂质亦较低，粗粒50mm。2. “三石”的基本特性“三石”矿物化学成分相同，
7、但晶体结构各异，因而它们的性质有共性又有差异。畧述如下：（详见作者“蓝晶石 红柱石 硅线石”一书）主要共性主要差异1、化学成分：Al2O3SiO2Al2O3:62.92%，SiO2:37.08%是Al2O3SiO2二元系不稳定晶相。蓝晶石 红柱石 硅线石晶系三斜 斜方 斜方结构岛状 岛状 链状结构式Al2SiO4O AlAlSiO4O AlAlSiO5Al的配位数6 6，5 6，4晶形板状、长条状 柱状 柱状、针状2、莫来石化。在高温下不可逆相变为莫来石3（Al2O3SiO2）3Al2O32SiO2+SiO2见附图见附图见附图蓝晶石 红柱石 硅线石图“三石”相变的莫来石（最后一页）“三石”莫来
8、石化的温度不一，转化温度受纯度粒度之影响。莫来石化程度蓝晶石红柱石0.15mm 0.074mm硅线石0.09mm弱莫来石11001350 13001500强1300或13501450完全14501600 150016001700图 煅烧制度对”三石”莫来石化的影响（见最后一页）3、体积膨胀。伴随”三石”的莫来石化产生体积膨胀。体积膨胀不一。源于”三石”与莫来石密度有差异。密度：硅线石：3.233.27；红柱石：3.133.16；蓝晶石3.533.65；莫来石3.03.“三石”相变为莫来石，伴随体积膨胀。小 红柱石5.4% 中 硅线石7.2%大 蓝晶石18%体积膨胀亦受纯度、粒度及温度之影响。“
9、三石”的其它性质：A、抗热震： 如红柱石，相变莫来石后，形成大量晶间和晶内微孔，有利于抗热震。B、抗CO性：作者因出口需要，曾用大量硅线石与红柱石为原料生产的低蠕变砖（H23）作抗CO试验，经国家耐材检测中心检测，200h抗CO良好。C、抗侵蚀、电绝缘性在”三石”开发应用中，宜多注意其差异性，便于合理选择矿物原料，另外对于”三石”的特性，应多从动态的角度去理解与分析。实例：某地红柱石精矿Al2O357%，粒度0.2mm，随温度变化莫来石化如下：某地红柱石莫来石化与煅烧温度之关系温度4h红柱石%莫来石%石英%玻璃相%13009035131350801035101400751015310O1450
10、20601020150051070201550752516007525 图 红柱石的莫来石化（红柱石Al2O357%,粒度0.2mm）在上表及图中，Al2O357%,粒度0.2mm的红柱石，在14504h时红柱石大量分解，莫来石化剧烈，当温度升高，莫来石含量增多，此过程体积亦有相应变化。如果残留未分解的红柱石，在使用时会补偿制品一些小的压缩。红柱石与相变产生的莫来石，膨胀率有差异会对抗热震有利。再者，红柱石的粒度或更粗或更细（如-200目），莫来石化随之亦有变化，影响煅烧制度的选择，如果红柱石已完全莫来石化，材料的性能亦必将有变化。第三章 “三石”的开发应用。理论和实践都表明，在Al2O3Si
11、O2系材料中，引入“三石”作主料或辅料，能有效改善、提高或开发出新的耐材。举例说明：一、粘土砖系列粘土砖是产量大，用途广泛的品种。其Al2O3含量3048%，物相组成一般为莫来石（2550%）方石英、石英（最高可达30%）及玻璃相。综合粘土砖各个品种：粘土质耐火砖、高炉、热风炉、玻璃窑用，盛钢桶用及电阻炉用粘土砖，其理化性能指标要求不算高，以Al2O3含量42%的高炉、热风炉用粘土砖为例，主要指标如下：Al2O3%Fe2O3%荷软0.2mpa 0.6% 耐压Mpa 热震（次）1100，水 显气孔率%高炉用ZGN-42421.6145058.8要检测，加注明15GN-42421.7143049
12、16热风炉RN-4242140029.4同上24随着科技的发展，理化指标要求明显高了。粘土砖Al2O3含量42%时荷软要求0.6%，1520或1580，热震20或30次，耐压60mpa。实例如下：部分粘土砖技术要求新信息单位牌号Al2O3% Fe2O3% 荷软0.2mpa 0.6% 耐压mpa 热震（次）1100，水蠕变率%0.2mpa，50h 体密/显气孔率1RN422.0140040201200，0.82.15/20HRN421.5152050301250，0.82.15/202421500582.3/163RN401.7145040202.15/21RN421.5152050302.15/19HRN421.5158060302.15/20HRN481.0158060402.35/19怎么办呢？除了更新观念，引入“三石”原料可以帮上忙。推荐一种原料：M45。它是由硬质粘土特种处理而成,Al2O344%.物相：莫
