煤系高嶺土熟料特性分析及應用前景

朱淮北

（淮北朔里礦業有限責任公司高嶺土總廠，安徽 淮北 235000）

煤系高嶺土熟料特性分析及應用前景

朱淮北

（淮北朔里礦業有限責任公司高嶺土總廠，安徽 淮北 235000）

本文對淮北煤系高嶺土煅燒前后的化學成分等特性進行研究分析，證實淮北高嶺土品質的優越性，其獨特的性能拓寬了淮北高嶺土的應用領域。

高嶺土熟料；特性；分析；應用

淮北礦區有豐富的煤系高嶺土資源，僅閘河礦區儲存煤系高嶺土可達3.4億t。高嶺土原生料礦質地細膩，呈塊狀，燒后顏色潔白，質地較均勻，這主要歸因于該材料是地下開采，組成純凈。

1 化學成分分析

1.1 煅燒后化學分析

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

從結果可以看出，該材料相對一般高嶺土礦Al2O3(43%～45%)來說，鋁含量較高，接近于Ⅲ級高鋁(Al2O3≥55%)的鋁含量，但雜質含量低。來料粒度為5～3mm、3～1mm、＜1mm、0.074mm，精確測量其體密為2.45g/cm3、吸水率小于3%，燒結程度好。這兩個指標是衡量材料燒結程度的最基本和最關鍵的指標，但從來料外觀來判別，里面有少量雜質混入，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試樣經磨制后置于電鏡下觀察，結果見圖1。

1號試樣低倍結構如圖1(a)所示，顆粒結果不均勻，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號樣品(圖1b)結構不均勻，大部分區域莫來石晶體為短柱狀，個別區域玻璃相較高；圖1c(3號樣品)所示為玻璃相含量較高區域的高倍結構，莫來石晶體更小，莫來石晶體呈針狀。圖1d(2號樣品)所示為柱狀莫來石為主晶相區域，莫來石相柱狀相連成整體，方石英相較少，玻璃相也較少，相區主要以莫來石相為主，雜質含量較低。

從以上SEM和EDAX分析報告可以判斷出該材料燒成過程中溫度較不均勻，保溫時間較短。對相組成XRD分析如圖2所示，晶相區域莫來石含量70%左右，玻璃相20%～30%，方石英相3%，從耐火材料行業用料標準看，可以滿足要求，但最好是不出現石英相。

2 性能對比分析

為了實際驗證該材料的使用性能，按經驗設計了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。試驗檢測結果見表3，化學成分對比見表4。

從上述化學分析看，淮北料對應制品的Fe2O3為0.9%，而河南料對應的制品為1.17%，特別是使用河南料的B-4配方的鉀鈉的含量為0.98%，這遠遠高于淮北料B1配方的鉀鈉含量0.27%，K2O、Na2O是對鋁硅系耐火材料影響極大的雜質，很容易造成其質量劣化。同樣的鋁含量，若R2O含量較高，就意味著其莫來石含量越低，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隨之降低，重燒大，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，當然應用領域也會很廣闊。

表2 6組配方

表3 試驗檢測結果

表4 化學成分(%)

B-1、B-2、B-3、B-4是耐火領域制作較高級粘土磚常規的做法，B-5、B-6是陶瓷窯具行業常規工藝制作方法。從B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6結果看，淮北料基本都達到了國內外同類產品的要求，僅氣孔率較高，這可能是由于該料燒成過程中，燒成不均勻造成，這可以從電鏡中明確的觀察到(詳見圖1)。

而衍射結果中仍有約3%的游離石英，也說明了該料燒成溫度不高，保溫時間不充分，但這不影響其本質，在工藝上是可以調整的，對于B-5、B-6產品，該產品性能較好，特別是抗熱震性能，極其優良，樣品在1 100℃水冷條件下，可以經受100次以上的熱震沖擊。

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

3 結論

淮北料質地純凈、性能優良，是陶瓷和耐材行業不可多得的品質優良的材料之一。該材料性能還需要針對不同行業在燒成工藝上做具體的調整。應用行業：

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

(2) 陶瓷窯具行業：生產棚板、匣缽等莫來石堇青石質制品的窯具行業。

(3) 輕質耐火企業：生產莫來石輕質磚的企業。

綜上所述，可以判定淮北料質地純凈、性能優越，值得推廣。

綜合國內高嶺土特性和應用，開發高嶺土資源必須依據原礦的特性。淮北煤系高嶺土資源的開發，也必須依據原礦資源的物化特性，開發出具有原礦特性的獨特生產工藝及新產品，才能有穩定長遠的市場競爭力，否則遲早會被行業復制、取代。

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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