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礬土（作為煉鋁主原料的氧化鋁礦石）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-18

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礬土

本詞條是多義詞，共3個(gè)義項

作為煉鋁主原料的氧化鋁礦石

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(chēng)“鐵釩土”。為煉鋁的主要原料。

礬土根據其用途將其分為冶金級、化工級、耐火級、研磨級、水泥級等。

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、化工級等

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(chēng)“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。根據其用途將其分為冶金級、化工級、耐火級、研磨級、水泥級等。被用于制造耐火材料，這種礬土被稱(chēng)為耐火級礬土。而AL2O3/Fe2O3和AL2O3/SiO2比例適當的礬土熟料，用于熔氧化鋁./Fe2O3和AL2O3/SiO2比例適當的礬土熟料，用于熔氧化鋁.

礬土抗酸、堿性熔渣侵蝕的能力強，高溫強度高，廣泛應用于鋼鐵、有色等行業(yè)，但其抗擊冷熱能力差、高溫體積穩定性不好，導致材料的變形和剝落，降低材料的使用壽命。目前國內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(zhù)廣泛的用途。礬土最基本的用途是在生產(chǎn)鋁的冶金部門(mén)，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(lèi)。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(pán)的10%。“其它”類(lèi)指直接用于像耐火材料、水泥和腐蝕劑工業(yè)等開(kāi)采的礬土。就市場(chǎng)規模和價(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)。可分為水鋁石-高嶺石類(lèi)型(DK)、勃姆石-高嶺石類(lèi)型（BK）和水鋁石-葉蠟石類(lèi)型（DP）等，以DK型居多。燒結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。影響這類(lèi)礬土燒結的兩個(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，Fe2O3，TiO2，約占總成分的95%，次要成分有CaO，MgO，K2O，Na2O，MnO2以及有機質(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(cháng)呈相反關(guān)系，三氧化二鐵的含量大多數在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

燒結礬土材料的高溫力學(xué)性能取決于玻璃效應和結晶效應。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(kāi)始脫水，至450到六百度反應劇烈，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℃以上是偏高嶺石轉變?yōu)槟獊?lái)石和非晶態(tài)SiO2。后者在高溫下轉變?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發(fā)生反應形成莫來(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)也為重結晶燒結準備條件。

重結晶階段：在二次莫來(lái)石階段由于液相的形成，已開(kāi)始某種程度的燒結，但進(jìn)程很慢，只有隨著(zhù)二次莫來(lái)石化得完成，重結晶燒結才開(kāi)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(cháng)大，1500℃時(shí)約為100~300微米，到1700℃是分別為60和90微米燒結礬土材料的高溫力學(xué)性能取決于玻璃效應和結晶效應。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，應盡可能選用高純原料，減少雜質(zhì)量。而根據我國高鋁礬土資源特點(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等，致使利用率很。A12O3含量越接近70%，高溫強度越好，蠕變越小。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)，應盡量減少

雜質(zhì)種類(lèi)

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、因此在高溫燒結時(shí)需嚴加控制，但是適當的玻璃相可以提高材料的抗熱震性與材料的燒結程度。

鈦礦物

在燒結高鋁釩土中存在著(zhù)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)現其對成品有任何壞的影響，反之對制約剛玉的熱膨脹和對采用鉆鹽作孕育劑來(lái)細化磚表面晶粒度時(shí)，有一定良好的作用，因此對TiO2含量不加以限制。

鐵礦物

燒結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變成α—Fe2O3為基體的礦物，其熔點(diǎn)在1560℃左右，對此，鐵礦物仍是低熔點(diǎn)的有害雜質(zhì)，需加以控制。有研究認認為Fe2O3含量控制在1.2%一1.5%范圍對表面的高溫性能影響不大。生產(chǎn)中采用強力磁選及酸洗工藝，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。結合形成行石、霞石等多元低熔點(diǎn)物，對此可根據使用要求嚴格控制。特別在選礦石過(guò)程中，要求嚴格砸掉燒結礬土中的“紅餾渣”和“黃餾渣”。

總結評價(jià)

強化冶煉和高爐長(cháng)壽化項目已成為目前現代高爐生產(chǎn)的主要工作。在高爐長(cháng)壽化方面，日常出鐵用炮泥對高爐爐缸的維護起到很好的作用，而強化冶煉和高爐長(cháng)壽工作又對出鐵口用炮泥提出了日益苛刻的要求。

在要求中，保護爐缸對高爐長(cháng)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)還能維持穩定且足夠的鐵口深度，以減輕出鐵口周?chē)鸂t缸炭磚的損毀，從而達到保護爐缸的目的。目前炮泥供應商通過(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(mǎn)足高爐出鐵的要求。但這些技術(shù)措施的應用提高了高性能炮泥的技術(shù)成本，降低了其性?xún)r(jià)比。均化礬土產(chǎn)品化學(xué)成分和礦相較穩定，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?xún)r(jià)比。

參考資料

[1]

均化礬土在高爐冶煉用無(wú)水炮泥中的強化作用 · 找耐火材料網(wǎng)[引用日期2016-07-27]

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