以粘土熟料作骨科,耐火粘土作结合剂制成的Al2O3含量为30~48%的耐火材料制品。粘土砖是历史较久、应用较广泛的耐火材料。70年代中国粘土砖产量约占耐火材料总产量的65%左右,美、英、日等国约占40~50%。制造粘土砖的原料是粘土质矿物。**耐火粘土一般可分为硬质粘土和软质粘土。在耐火材料制造工艺中,前者大多数经煅烧后用作熟料;后者加水后,塑性好,容易烧结,多用作结合剂。中国山东等地焦宝石(硬质)和苏州粘土(软质)都是中外**的优质耐火粘土。粘土矿物主要有高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、地开石(成分与高岭石相同,但晶格常数不同)、蒙脱石(Al2O3·4SiO2·6H2O)和云母类矿物。 中国的粘土砖Al2O3含量一般多在40%以上,Fe2O3含量小于2.0~2.5%。配料中熟料为65~85%,结合粘土为35~15%。将粉碎的结合粘土和磨细的熟料混磨,再与颗粒熟料一起配制成半干泥料,高压成型,在约1400℃下烧成,性能较好。粘土砖在高温下呈弱酸性,抗碱性熔渣侵蚀的能力稍差,但随Al2O3含量提高而增强。热稳定性较硅砖、镁砖(见镁质砖)等为好。 粘土质耐火材料原料丰富,加工简便,价格低廉,因此比其他任何耐火材料使用得更为广泛:用于高炉、热风炉、化铁炉、盛钢桶及浇钢系统和均热炉,加热炉,有色金属熔炼炉,硅酸盐工业和化学工业用窑炉以及所有热工设备的烟囱和烟道等。 耐火黏土产品有多种形式,其基本质量要求是氧化铝**38%(通常为42-47%)以及低铁低碱金属含量。这些产品可不煅烧或经煅烧,并包括高性能煅烧产品如莫来石。 耐火黏土(refractory clays)用于定形(shaped)和不定形(整体成形——monolithic)耐火材料的生产。砖(brick)产品包括耐火黏土砖(fire clay bricks),如高炉阻隔砖(checker bricks)和高氧化铝砖(high alumina bricks),如用于水平感应电炉和垂直感应电炉衬里的支撑砖。在无定形料部门,有多种产品消费,如耐火黏土、**负荷用塑性料、高氧化铝塑料、耐火黏土和高氧化铝浇注料等。 一、耐火黏土术语与定义 耐火黏土主要由水合硅酸铝组成,其分子式为Al2O3·2SiO2·2H2O(即39.5%氧化铝、46.5%二氧化硅和14%水)。在这组矿物中,高岭土存象较为丰富。 目前对耐火黏土进行描述的术语有几个:耐火黏土、燧石黏土(flint clay,或称硬质黏土hard clay)、球黏土(ball clay,或称可塑性黏土plastic clay)和高岭土(kaolins)。不过,其普遍的特点是,这些矿产都含有高岭石,而其组成为20-45%Al2O3、〈3%Fe2O3和〈3%Na2+K2O。 当高岭石在温度逐渐升高条件下煅烧时,其矿物相不断发生变化,在约550℃时生成亚高岭土(metakaolin,Al2Si2O7)、在约1000℃时生成尖晶石(spinel,(Al2O3)2(SiO2)3+SiO2),在约1100℃时生成似莫来石(pseudo-mullite,[Al2O3·SiO2]2)。另一种“耐火黏土”产品是莫来石(3Al2O3·2SiO2),它能够于1200-1500℃条件下煅烧高氧化铝高岭土和矾土质(bauxitic)高岭土制得。在这些温度下,黏土的主要矿物相(main mineral phases)转化为莫来石、方英石(cristobalite)和一种玻璃相(glassy phase)。 ⒈耐火黏土 这是一种富含在水合硅酸铝中的硅质黏土,具有高温下不变形、不碎裂、不软化及不膏体化的能力。低铁、钙及碱金属,成分上接近高岭土,煅烧后较好的品位至少含35%Al2O3(《采矿术语词典》,美国地质协会编)。 ⒉燧石黏土 一种平滑的、像燧石一样的耐火黏土岩,主要由高岭土组成,解理呈贝壳状断面,在水中抗熟化。在水中长时间碾磨会产生可塑性(《采矿术语词典》,美国地质协会)。 ⒊熟耐火土 它是用于耐火砖生产的混合料中的一部分,是由煅烧黏土(calcined clay)或再次碾磨砖(reground bricks)构成的,也称(黏土)熟料,英文名称chamotte(《采矿术语词典》,美国地质协会)。 ⒋水铝石黏土 这是一种主要由(硬)水铝石(或称—水硬铝石diaspore)组成,由耐火黏土粘结的材料。水铝石黏土较纯者在煅烧后往往含Al2O3 70-80%。 ⒌中国黏土 ●软质黏土(包括球黏土)、耐火黏土和高岭土:45%Al2O3 ●高氧化铝黏土熟料(也称“熟矾土”):75-90%Al2O3 ⒍耐火泥/耐火黏土灰浆 与煅烧耐火黏土或破碎耐火黏土砖,或二者兼而有之的生耐火黏土(raw fire clay),其所有成分均碾磨到适当的细度(《采矿术语词典》,美国地质协会)。