煤系高嶺土熟料特性分析及應(yīng)用前景

朱淮北

（淮北朔里礦業(yè)有限責(zé)任公司高嶺土總廠，安徽 淮北 235000）

煤系高嶺土熟料特性分析及應(yīng)用前景

朱淮北

（淮北朔里礦業(yè)有限責(zé)任公司高嶺土總廠，安徽 淮北 235000）

本文對(duì)淮北煤系高嶺土煅燒前后的化學(xué)成分等特性進(jìn)行研究分析，證實(shí)淮北高嶺土品質(zhì)的優(yōu)越性，其獨(dú)特的性能拓寬了淮北高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域。

高嶺土熟料；特性；分析；應(yīng)用

淮北礦區(qū)有豐富的煤系高嶺土資源，僅閘河礦區(qū)儲(chǔ)存煤系高嶺土可達(dá)3.4億t。高嶺土原生料礦質(zhì)地細(xì)膩，呈塊狀，燒后顏色潔白，質(zhì)地較均勻，這主要?dú)w因于該材料是地下開采，組成純凈。

1 化學(xué)成分分析

1.1 煅燒后化學(xué)分析

淮北高嶺土煅燒后化學(xué)成分(%)為：SiO245.41、Al2O352.99、TiO20.55、Fe2O30.44、CaO 0.16、MgO <0.010、K2O 0.090、Na2O 0.16。

從結(jié)果可以看出，該材料相對(duì)一般高嶺土礦Al2O3(43%～45%)來(lái)說(shuō)，鋁含量較高，接近于Ⅲ級(jí)高鋁(Al2O3≥55%)的鋁含量，但雜質(zhì)含量低。來(lái)料粒度為5～3mm、3～1mm、＜1mm、0.074mm，精確測(cè)量其體密為2.45g/cm3、吸水率小于3%，燒結(jié)程度好。這兩個(gè)指標(biāo)是衡量材料燒結(jié)程度的最基本和最關(guān)鍵的指標(biāo)，但從來(lái)料外觀來(lái)判別，里面有少量雜質(zhì)混入，較疏松。

1.2 電鏡SEM和能譜EDAX分析

將淮北高嶺土孰料分四個(gè)試樣經(jīng)磨制后置于電鏡下觀察，結(jié)果見圖1。

1號(hào)試樣低倍結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，顆粒結(jié)果不均勻，有些致密，有些疏松。試樣顆粒成分見表1。

表1 顆粒成分分析

高倍鏡下觀察，4號(hào)樣品(圖1b)結(jié)構(gòu)不均勻，大部分區(qū)域莫來(lái)石晶體為短柱狀，個(gè)別區(qū)域玻璃相較高；圖1c(3號(hào)樣品)所示為玻璃相含量較高區(qū)域的高倍結(jié)構(gòu)，莫來(lái)石晶體更小，莫來(lái)石晶體呈針狀。圖1d(2號(hào)樣品)所示為柱狀莫來(lái)石為主晶相區(qū)域，莫來(lái)石相柱狀相連成整體，方石英相較少，玻璃相也較少，相區(qū)主要以莫來(lái)石相為主，雜質(zhì)含量較低。

從以上SEM和EDAX分析報(bào)告可以判斷出該材料燒成過(guò)程中溫度較不均勻，保溫時(shí)間較短。對(duì)相組成XRD分析如圖2所示，晶相區(qū)域莫來(lái)石含量70%左右，玻璃相20%～30%，方石英相3%，從耐火材料行業(yè)用料標(biāo)準(zhǔn)看，可以滿足要求，但最好是不出現(xiàn)石英相。

2 性能對(duì)比分析

為了實(shí)際驗(yàn)證該材料的使用性能，按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了6組配方，見表2所示。其中B-4為河南料，其余為淮北料。

6組樣品充分混煉后，B-1、B-2、B-3、B-4號(hào)樣品在126m窯中1 490℃×1h燒成，B-5、B-6在電爐中1 350℃×5h燒成。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見表3，化學(xué)成分對(duì)比見表4。

從上述化學(xué)分析看，淮北料對(duì)應(yīng)制品的Fe2O3為0.9%，而河南料對(duì)應(yīng)的制品為1.17%，特別是使用河南料的B-4配方的鉀鈉的含量為0.98%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于淮北料B1配方的鉀鈉含量0.27%，K2O、Na2O是對(duì)鋁硅系耐火材料影響極大的雜質(zhì)，很容易造成其質(zhì)量劣化。同樣的鋁含量，若R2O含量較高，就意味著其莫來(lái)石含量越低，玻璃相量高，且高溫下粘度低，隨之以之為原料的耐材的物理性能就會(huì)隨之降低，重?zé)?，荷重低，抗熱震差。由此可以判定淮北料較河南料具有較好的使用性能，當(dāng)然應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)很廣闊。

表2 6組配方

表3 試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表4 化學(xué)成分(%)

B-1、B-2、B-3、B-4是耐火領(lǐng)域制作較高級(jí)粘土磚常規(guī)的做法，B-5、B-6是陶瓷窯具行業(yè)常規(guī)工藝制作方法。從B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6結(jié)果看，淮北料基本都達(dá)到了國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的要求，僅氣孔率較高，這可能是由于該料燒成過(guò)程中，燒成不均勻造成，這可以從電鏡中明確的觀察到(詳見圖1)。

而衍射結(jié)果中仍有約3%的游離石英，也說(shuō)明了該料燒成溫度不高，保溫時(shí)間不充分，但這不影響其本質(zhì)，在工藝上是可以調(diào)整的，對(duì)于B-5、B-6產(chǎn)品，該產(chǎn)品性能較好，特別是抗熱震性能，極其優(yōu)良，樣品在1 100℃水冷條件下，可以經(jīng)受100次以上的熱震沖擊。

如此高的熱震次數(shù)，在耐材中是極其罕見的，雖然不是M45料，但從其所占62%的比例來(lái)看，其作用也不可低估，由墊震試驗(yàn)可知，淮北料受震后制品表面基本無(wú)裂紋，四角無(wú)脫落現(xiàn)象，河南料制品表面有少許裂紋，部分角有脫落。

3 結(jié)論

淮北料質(zhì)地純凈、性能優(yōu)良，是陶瓷和耐材行業(yè)不可多得的品質(zhì)優(yōu)良的材料之一。該材料性能還需要針對(duì)不同行業(yè)在燒成工藝上做具體的調(diào)整。應(yīng)用行業(yè)：

(1) 耐火行業(yè)：以粘土制品為主要產(chǎn)品的耐材生產(chǎn)企業(yè)，即生產(chǎn)較高級(jí)粘土制品：如陶瓷燃燒器制品，干熄焦用制品，熱風(fēng)爐用低蠕變粘土制品的企業(yè)。

(2) 陶瓷窯具行業(yè)：生產(chǎn)棚板、匣缽等莫來(lái)石堇青石質(zhì)制品的窯具行業(yè)。

(3) 輕質(zhì)耐火企業(yè)：生產(chǎn)莫來(lái)石輕質(zhì)磚的企業(yè)。

綜上所述，可以判定淮北料質(zhì)地純凈、性能優(yōu)越，值得推廣。

綜合國(guó)內(nèi)高嶺土特性和應(yīng)用，開發(fā)高嶺土資源必須依據(jù)原礦的特性?；幢泵合蹈邘X土資源的開發(fā)，也必須依據(jù)原礦資源的物化特性，開發(fā)出具有原礦特性的獨(dú)特生產(chǎn)工藝及新產(chǎn)品，才能有穩(wěn)定長(zhǎng)遠(yuǎn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，否則遲早會(huì)被行業(yè)復(fù)制、取代。

[1]范景坤.淮北閘河礦區(qū)高嶺巖特征及其利用途徑[J].煤田地質(zhì)與勘探,2001,29(4):15-16.

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Coal Kaolin Clinker Characteristic Analysis and the Application Prospects

ZHU Huai-bei
(Huaibei Mining Industry Limited Liability Company Anhui Huaibei Kaolin General Factory, Huaibei 235000, China)

This paper in huaibei coal and chemical composition of kaolin calcining characteristics of research and analysis,confirmed the superiority of the quality, huaibei kaolin its unique performance, broaden the huaibei kaolin application fields.

kaolin clinker; characteristic; analysis; applications

TQ174;P619.232

A

1007-9386(2012)03-0009-02

2012-01-06