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礬土
本詞條是多義詞，共3個(gè)義項(xiàng)
作為煉鋁主原料的氧化鋁礦石
基本信息
| 中文名 | 礬土 |
| 別名 | 鐵釩土 |
| 化學(xué)式 | Al2O3.H2O,Al2O3.3H2O和 |
| 可分為 | 冶金級(jí)、化工級(jí)等 |
基本介紹
化學(xué)式Al2O3.H2O,Al2O3.3H2O和少量FE2O3.SiO2
一種氧化鋁礦石。常因含有氧化鐵而呈黃至紅色，故又稱“鐵釩土”。為煉鋁的主要原料。
礬土是由三種鋁的氫氧化物以不同的比率組成的膠體混合物。根據(jù)其用途將其分為冶金級(jí)、化工級(jí)、耐火級(jí)、研磨級(jí)、水泥級(jí)等。被用于制造耐火材料，這種礬土被稱為耐火級(jí)礬土。而AL2O3/Fe2O3和AL2O3/SiO2比例適當(dāng)?shù)牡\土熟料，用于熔氧化鋁./Fe2O3和AL2O3/SiO2比例適當(dāng)?shù)牡\土熟料，用于熔氧化鋁.
礬土抗酸、堿性熔渣侵蝕的能力強(qiáng)，高溫強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色等行業(yè)，但其抗擊冷熱能力差、高溫體積穩(wěn)定性不好，導(dǎo)致材料的變形和剝落，降低材料的使用壽命。目前國(guó)內(nèi)基本采用加入人工合成莫來(lái)石的方法來(lái)克服其缺點(diǎn)，然而人工合成莫來(lái)石的價(jià)格高，限制了其使用。礬土在耐火材料和鋁工業(yè)中有著廣泛的用途。礬土最基本的用途是在生產(chǎn)鋁的冶金部門，占礬土總消耗的85%。其余的礬土消耗可分為特種氧化鋁和“其它”兩大類。特種鋁中礬土用于生產(chǎn)氮板化鋁、鍛燒氧化鋁和活性氧化鋁，占礬土總消耗盤的10%?！捌渌鳖愔钢苯佑糜谙衲突鸩牧稀⑺嗪透g劑工業(yè)等開采的礬土。就市場(chǎng)規(guī)模和價(jià)值而言，耐火礬土在這種非冶金市場(chǎng)最終用途中占有重要的地位。
我國(guó)高鋁礬土主要礦物為水鋁石(一水硬鋁石)、勃姆石(一水軟鋁石)、高嶺土和葉蠟石。常含高嶺石，鐵礦物和鈦礦物等雜質(zhì)?？煞譃樗X石-高嶺石類型(DK)、勃姆石-高嶺石類型（BK）和水鋁石-葉蠟石類型（DP）等，以DK型居多。燒結(jié)DK型礬土熟料一般按其A12O3含量分為特等、Ⅰ等、ⅡA等、ⅡB等和Ⅲ等。其中DK型高鋁礬土的燒結(jié)性與其A12O3含量密切相關(guān)；燒后的礬土的成分越接近莫來(lái)石的成分，越是難于燒結(jié)。影響這類礬土燒結(jié)的兩個(gè)主要因素是二次莫來(lái)石化和液相作用。鋁礬土的主要化學(xué)成分是Al2O3，SiO2，F(xiàn)e2O3，TiO2，約占總成分的95%，次要成分有CaO，MgO，K2O，Na2O，MnO2以及有機(jī)質(zhì)與微量成分Ga，Ge等。三氧化鋁是鋁礬土的主要化學(xué)成分，其存在形式主要是鋁的氫氧化物，其次還有鋁硅酸鹽即黏土礦物，二氧化硅一般以黏土礦物的形式存在，很少是游離的石英。我國(guó)的礬土生料的礦物主要是一水硬鋁石礦物，少量以一水軟鋁石為主，個(gè)別地區(qū)則以三水鋁石礦物為主。一般礬土中三氧化二鋁含量一般在45%到80%之間。鋁礬土的鋁硅含量消長(zhǎng)呈相反關(guān)系，三氧化二鐵的含量大多數(shù)在1%~1.5%之間，鈣鎂的含量較低，鉀鈉的含量一般小于1%，TiO2的含量一般在2%~4%，礬土的灼減量為14%左右。
加熱變化階段
燒結(jié)礬土材料的高溫力學(xué)性能取決于玻璃效應(yīng)和結(jié)晶效應(yīng)。鋁礬土的加熱變化分為三個(gè)階段：分解階段，二次莫來(lái)石化階段和重結(jié)晶階段。
分解階段：在該階段，鋁礬土中的水鋁石和高嶺石在400攝氏度開始脫水，至450到六百度反應(yīng)劇烈，700~800℃完成。水鋁石脫水后形成剛玉假象，仍保持原來(lái)水鋁石的外形，但邊緣模糊不清，在高溫下逐漸轉(zhuǎn)變成剛玉。高鋁石脫水后形成偏高嶺石，950℃以上是偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石和非晶態(tài)SiO2。后者在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>方石英。
二次莫來(lái)石階段：在1200℃以上，從水鋁石脫水形成的剛玉和高嶺石分解出來(lái)的游離二氧化硅繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)形成莫來(lái)石。二次莫來(lái)石化時(shí)發(fā)生約10%的體積膨脹，同時(shí)在1300~1400℃以下是鋁土礦中的鐵鈦等雜質(zhì)和其他雜質(zhì)與鋁硅形成液相，鐵鈦進(jìn)入莫來(lái)石晶格形成固溶體。液相的形成，有助于二次莫來(lái)石化地進(jìn)行，同時(shí)也為重結(jié)晶燒結(jié)準(zhǔn)備條件。
重結(jié)晶階段：在二次莫來(lái)石階段由于液相的形成，已開始某種程度的燒結(jié)，但進(jìn)程很慢，只有隨著二次莫來(lái)石化得完成，重結(jié)晶燒結(jié)才開始迅速進(jìn)行。在1400℃~1500℃以上，由于液相的作用，剛玉和莫來(lái)石晶體長(zhǎng)大，1500℃時(shí)約為100~300微米，到1700℃是分別為60和90微米燒結(jié)礬土材料的高溫力學(xué)性能取決于玻璃效應(yīng)和結(jié)晶效應(yīng)。由于天然原料一般含有較多的雜質(zhì)，特別是堿金屬氧化物的增加不僅會(huì)增加玻璃相含量，還會(huì)在高溫下導(dǎo)致莫來(lái)石分解。因此，在合成莫來(lái)石時(shí)，為降低雜質(zhì)帶來(lái)的不利影響，使合成料獲得高的莫來(lái)石含量，應(yīng)盡可能選用高純?cè)?，減少雜質(zhì)量。而根據(jù)我國(guó)高鋁礬土資源特點(diǎn),70%以上為中低品位礦，且存在雜質(zhì)含量較高、礦物分布不均和難燒結(jié)等，致使利用率很。A12O3含量越接近70%，高溫強(qiáng)度越好，蠕變?cè)叫?。引進(jìn)適量的MgO和鋯英石有利于高溫力學(xué)性能。但K2O，CaO，TiO2和Fe2O3都是有害雜質(zhì)，應(yīng)盡量減少
雜質(zhì)種類
玻璃質(zhì)：
玻璃質(zhì)是由礬土中高嶺士在焙燒過(guò)程中生成莫來(lái)石的析出物，其熔點(diǎn)為730℃，當(dāng)有K2O、Na2O、Fe2O3。存在時(shí)，易生成三元系或四元系低熔點(diǎn)共熔物、使耐火度高速降低、因此在高溫?zé)Y(jié)時(shí)需嚴(yán)加控制，但是適當(dāng)?shù)牟Ａ嗫梢蕴岣卟牧系目篃嵴鹦耘c材料的燒結(jié)程度。
鈦礦物
在燒結(jié)高鋁釩土中存在著多種形式，如TiO2、Ti2O3、TiN、TiC及TiO等與剛玉的固溶體等。鈦的氧化物在礬土中很活躍，研究中未發(fā)現(xiàn)其對(duì)成品有任何壞的影響，反之對(duì)制約剛玉的熱膨脹和對(duì)采用鉆鹽作孕育劑來(lái)細(xì)化磚表面晶粒度時(shí)，有一定良好的作用，因此對(duì)TiO2含量不加以限制。
鐵礦物
燒結(jié)礬土中存在的鐵礦物主要有Fe2O3、Fe3O4、鐵尖晶石等，其熔點(diǎn)視所含雜質(zhì)而定，一般在高溫氧化氣氛下可以轉(zhuǎn)變成α—Fe2O3為基體的礦物，其熔點(diǎn)在1560℃左右，對(duì)此，鐵礦物仍是低熔點(diǎn)的有害雜質(zhì)，需加以控制。有研究認(rèn)認(rèn)為Fe2O3含量控制在1.2%一1.5%范圍對(duì)表面的高溫性能影響不大。生產(chǎn)中采用強(qiáng)力磁選及酸洗工藝，能除去鐵質(zhì)。
其他礦物
礬土中Na2O、K2O、CaO、MgO等堿及堿土金屬氧化物，能與SiO2、A12O3。結(jié)合形成行石、霞石等多元低熔點(diǎn)物，對(duì)此可根據(jù)使用要求嚴(yán)格控制。特別在選礦石過(guò)程中，要求嚴(yán)格砸掉燒結(jié)礬土中的“紅餾渣”和“黃餾渣”。
總結(jié)評(píng)價(jià)
強(qiáng)化冶煉和高爐長(zhǎng)壽化項(xiàng)目已成為目前現(xiàn)代高爐生產(chǎn)的主要工作。在高爐長(zhǎng)壽化方面，日常出鐵用炮泥對(duì)高爐爐缸的維護(hù)起到很好的作用，而強(qiáng)化冶煉和高爐長(zhǎng)壽工作又對(duì)出鐵口用炮泥提出了日益苛刻的要求。
在要求中，保護(hù)爐缸對(duì)高爐長(zhǎng)壽化工作具有重要意義，為此必須要求炮泥在平順出鐵的同時(shí)還能維持穩(wěn)定且足夠的鐵口深度，以減輕出鐵口周圍爐缸炭磚的損毀，從而達(dá)到保護(hù)爐缸的目的。目前炮泥供應(yīng)商通過(guò)提升原料品位和高效外加劑的引入等手段來(lái)提升炮泥性能以滿足高爐出鐵的要求。但這些技術(shù)措施的應(yīng)用提高了高性能炮泥的技術(shù)成本，降低了其性價(jià)比。均化礬土產(chǎn)品化學(xué)成分和礦相較穩(wěn)定，鑒于此，利用均化礬土取代高性能無(wú)水炮泥中高價(jià)格的棕剛玉以提升其性價(jià)比。
參考資料
[1]
均化礬土在高爐冶煉用無(wú)水炮泥中的強(qiáng)化作用 · 找耐火材料網(wǎng)[引用日期2016-07-27]
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
