【原料】一文了解硅质、半硅质耐火原料性质及矿产情况
前言
无论技术怎样发展，耐火原料都是耐火材料的基础。耐火原料直接决定着耐 火材料的质量，影响着耐火材料的发展。
水泥窑用新型耐火材料的一切发展都离不开耐火原料的支持。例如，镁铝尖 晶石砖、铁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖都离不开镁铝尖晶石、铁铝尖晶石、镁铁 尖晶石等耐火原料。再如，抗剥落砖、硅莫砖等特种高铝砖都离不开锆英石、碳 化硅、红柱石、蓝晶石。还有，几乎所有的髙档不定形耐火材料都离不开包括硅 灰、氧化铝在内的微粉以及各种化学外加剂。
因此，如果想生产优质耐火材料，或者研制新型耐火材料，或者试用新型耐火材料都需要了解耐火原料。
硅 石
1. 矿产概况
我国内蒙古、辽宁、河北、山西、河南、湖北、湖南、江西、安徽、广东、 云南等地都大量出产硅石。
辽宁本溪和辽阳、吉林浑江、河北北部、河南渑池、安徽凤阳 等迺。在云南昆明，有震旦纪的石英砂岩。华南地区有分布较广、品质好的形成了泥炭-石盆纪的石英砂岩矿床，如湖南的湘潭、株洲、长沙，湖北武昌，江苏 吴县等地。侏罗纪的石英砂岩矿床多与煤系有关，例如四川铜梁的石英砂岩矿。
2. 技术指标
冶金工业部标准ZB D53 001—90规定了适用于耐火材料、铁合金和工业硅用硅石原料的技术条件，见表6-1。
但是，玻璃行业制造优质硅砖对原料有更高的需求。
按照JC/T 616—2003玻璃窑用优质硅砖，产品的熔融指数要满足式(6-1) 的要求。
3. 原料性质
石英族矿物包括β-石英、α-石英、鳞石英和方石英等。
从室温到573°C，β-石英是稳定的矿物。β-石英的分子式为SiO2,属于三方 晶系，硬度 7、相对密度 2. 65，折射率n。=1. 5442，ne = 1. 5533，ne - n。= 0.0091。在未烧熟的陶瓷、硅砖、耐碱砖和黏土质耐火材料中，常能见到β-石英。注意，耐火材料行业所称的β-石英，在地质行业的某些书籍上叫做α-石英。
在753°C，β-石英开始转化为α-石英。从573〜870°C, α-石英是稳定的矿 物。α-石英的分子式为SiO2,属于六方晶系，相对密度2.533，折射率n。= 1.54329, ne = l. 5405，ne - n。= 0.0066。注意，耐火材料行业所称的α-石英， 在地质行业的某些书籍上叫做β-石英。
在870°C, α-石英开始转化为α-鳞石英，转变伴随的体积变化高达14%。从 870〜1470°C，α-鱗石英是稳定的矿物。α-鳞石英的分子式为SiO2，属于斜方晶 系，相对密度2. 228。室温下，能见到的是γ-鳞石英，其折射率= 1.469〜 1.471。在硅 砖中，能够见到γ-鳞石英。
在1470°C，鳞石英开始转化为α-方石英。1470°C至熔点，α-方石英是稳定 的矿物。α-方石英的分子式为SiO2,属于四方晶系，相对密度2.229。室温下， 能见到的是β-方石英，其折射率是1.487。在硅 砖中，能够见到的是β-方石英。
制造硅砖或半硅质砖时，原料中难免含有大量石英矿物。在烧成条件下，砖 内的α-石英转化为α-鳞石英或α-方石英时将伴随很大的体积变化，产生很大的 应力，致使耐火材料发生结构松散，甚至开裂报废。所以，制造这些耐火材料都 必须严格控制升温制度，特别在重要的升温阶段务必要保持温度均勻、缓慢上 升，防止砖内SiO2发生不均匀或过快的转化而产生大量废品。
二、硅灰
硅灰是生产金属硅或硅铁合金时回收炉内溢出废气中烟尘得到的副产品。在 电弧炉高温的作用下，炉内的石英被熔化成SiO2液体，液态的SiO2又被C还原 成Si。同时，一部分SiO2也被还原成SiO气体。SiO气体随烟气溢出炉外，又被空气中的O2氧化成SiO2 ,随后，这些SiO2就冷凝成平均粒径<1μm的玻璃 态质小球，并为炉外收尘装置所捕集。
此外，使用锆英石生产脱硅锆原料时，也可以捕集到硅灰。这种硅灰也可以 用于制造耐火材料。 泥硅灰的SiO2含量为90%〜98%，比表面积为15〜30m2/g，中值粒径0.3〜0.5μm, PH = 5. 3〜7. 6。进口硅灰的纯度较高，pH值较低。国产硅灰的纯度较 低，pH值较高。国产硅灰含有的少量MgO和R2O使其呈弱碱性。一般情况下，使用进口硅灰配制出的耐火浇注料的流动性很好，但原料成本也很髙。
三、叶蜡石
1.矿产概况
我国的叶蜡石矿床主要分布于浙闽沿海的中生代火山岩中。沿上虞-政和-大 浦-海丰断裂带分布的中生代断陷盆地及火山洼地内，有发育厚大的酸性火山岩，其中赋有叶蜡石和明矾石矿床。例如，上虞、青田、福州、闽清等地的一系列较 大叶蜡石矿都位于这一带。
按探明储量来说，叶蜡石主要产于福建，其次为浙江，广东、北京、江西、吉林、辽宁、四川、内蒙古、青海也有少量分布。其中，与火山有关的有：福建 福州、江西上饶、浙江的青田、上虞和临海。含铝岩石成岩热液蚀变形成的有：浙江常山、北京门头沟。含矿热液裂隙充填的有：浙江临安。
2.技术指标
我国尚无关于叶蜡石耐火原料的国家或行业标准。福建福州峨嵋关于耐火材 料用叶蜡石的企业标准见表6-2。
日本耐火材料所使用的叶腊石的品质见表6-3.
3.原料性质
叶蜡石呈浅黄的白色、淡绿色、紫褐色等颜色，带珍珠状或闪耀光泽，具有油脂感。
叶蜡石的化学式为Al2[Si4O10](OH)2,其中Al2O3占28.3%，SiO2占66.7%,水分约5%,其中含MgO、FeO、Fe2O3、CaO等杂质。叶蜡石为单斜晶系矿物，相对密度为2.66~2.90，硬度≈1。
升温至600°C时，叶蜡石开始脱水;700°C 以上时，叶蜡石开始膨胀;约1100°C时，叶蜡 石开始分解形成莫来石和方石英。图6-1显示 了加热过程中，叶蜡石的体积变化。
含Fe2O3少或白度好的叶蜡石可作陶瓷、玻璃和造纸的原料。稍次的叶蜡石可作塑料、橡胶的填料。叶蜡石还可作搪瓷、焊条的原料以及铅笔、糖果、医药和化妆品的填料。以前，叶蜡石是盛钢筒的主体耐火材料。随着炉外精炼的推广，盛钢筒的温度不断提高 ，叶蜡石难以胜任新的工作条件，钢包改用了其他耐火材料。目前，一些耐火材料厂利用叶蜡石作为不定形材料的组成。江浙一带的耐火材料厂也用叶蜡石的下脚料作耐碱砖。