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耐火材料--葉臘石

新剑侠情缘张风:耐火材料--葉臘石

發布日期:2019-02-18 作者:新剑侠情缘网络版生產廠家 點擊:

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                                葉臘石


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化學式Al2Si4O10(OH)2

硬 度1-2

外文名pyrophyllite

應 用于陶瓷、冶金、建材、化工

類 別黏土礦物

中文名葉臘石                                                             t01f956c20c988827cb.jpg

       葉蠟石(Pyrophylite)晶體扁長板狀且常呈現歪晶,多以葉片狀、纖維狀、放射狀和片狀塊體產出。白色、灰色、淺藍色、淺黃色、淺綠色和綠棕色,條痕白色。透明到半透明,新鮮面上呈珍珠光澤。葉臘石觸摸時有油脂感。加熱成片剝落,且不溶于大多數酸。

主要成因:與滑石、紅柱石、硅線石和天藍石共生于結晶片巖,還與云母和石英等礦物形成于熱液礦脈。

特征實例

概述:

成礦母巖成礦構造, 主要成礦作用于礦石礦物組成中心型火山構造酸性火山碎屑巖熱液噴氣蝕變型礦床富含火山物質的酸性火山碎屑巖,特別是在其上有沉積巖覆蓋的層位中心型火山構造,如火山洼地、火山穹窿,邊緣斷裂裂碎發育,主要在島弧帶內熱液噴氣交代蝕變葉蠟石為主,其次為高嶺石、地開石、石英、水鋁英石

分布:

江西上饒下高洲—龍門礦田

斷陷盆地酸性火山碎屑巖同生沉積—后生熱液噴氣蝕變型礦床同 上斷陷盆地及小型地塹式盆地,斷裂構造發育,主要在島弧后帶同生沉積蝕變疊加熱液噴氣蝕變 高嶺石、葉蠟石為主,次為石英、地開石、水鋁英石、蒙脫石浙江上虞梁岙葉蠟石—高嶺石礦床,

浙江臨海杜歧葉蠟石—高嶺石礦床

富鋁巖石成巖熱液蝕變型礦床富鋁沉積巖及淺變質巖板內克拉通靠近島弧一側成巖埋藏變質疊加后期熱液蝕變 葉蠟石、石英為主,伴生絹云母浙江常山芳村葉蠟石礦床,

北京門頭溝—葉蠟石礦床

含礦熱液裂隙充填——蝕變型礦床酸性火山碎屑巖或富鋁礦石上述成礦構造背景上,特別是斷裂構造發育處含礦熱液充填為主,伴有大量近礦圍巖蝕變葉蠟石、汞、明礬石、次為黃鐵礦、石英,少量藍晶石、紅柱石等浙江臨安玉巖山汞礦—葉蠟石礦床

工業類型

中國葉蠟石按礦物成分劃分的礦石類型如表2,按結構劃分的礦石類型見表3。按成分分的葉蠟石礦石類型

蠟石質葉蠟石主要礦物為葉蠟石,占其成分的90%;其他為玉髓、褐鐵礦、水鋁石陶瓷、雕刻、填料、涂料及耐火材料。

水鋁石質葉蠟石主要礦物為葉蠟石,次要礦物為水鋁石,含微量褐鐵礦、金紅石等耐火材料、玻璃坩堝。

高嶺石質葉蠟石主要礦物高嶺石,次要礦物為葉蠟石,含微量褐鐵礦、金紅石等 陶瓷、耐火材料。

硅質葉蠟石主要礦物為葉蠟石,次要礦物有石英、玉髓,微量礦物有褐鐵礦等 陶瓷、耐火材料、填料

按結構特征分的礦石類型

細粒頁板狀礦石

致密球粒集合體狀礦石往往含較多綠泥石,雜質含量高

放射狀晶體礦石產出較少,純度也較高

葉蠟石礦石還可按用途不同分為工業葉蠟石、雕刻葉蠟石兩類。其中工業葉蠟石又按含鋁的多少,分為高鋁葉蠟石、中鋁葉蠟石、低鋁葉蠟石。3.礦產的分布情況。

中國的葉蠟石礦山多地處福建和浙江兩省。全國葉蠟石年生產能力約14萬t,其中雕刻葉蠟石產量僅1000多噸。主要生產礦山有浙江省的青田葉蠟石礦、上虞葉蠟石礦、福建省福州峨嵋葉蠟石礦、福州壽山葉蠟石礦、閩清白中葉蠟石礦,據估計至2000年,中國對葉蠟石總需求量達90萬t,平均每年遞增5.8~6.8%。

工業指標

1.一般工業要求為:

⑴化學成分為

AlO≥16%,SiO≤75%,FeO≤1.0%。

⑵開采技術條件

可采厚度1~2m,夾石剔除厚度1~2m。

2.陶瓷用葉蠟石的要求:

,現將浙江有關部門對陶瓷原料用葉蠟石的要求列入表4和表5。

3.耐火材料用葉蠟石礦的要求:

福建福州峨眉葉蠟石礦對耐火材料用葉蠟石的要求,見表6。

表4 浙江上虞葉蠟石礦陶瓷用葉蠟石的要求

葉蠟石品級AlO,% SiO,% FeO,% KO+NaO,%

高 鋁

中 鋁

低 鋁≥26

≥21

≥10 ≤70

≤75>0.5≤0.5

≤0.5<0.6

<1.2

<1.2

浙江有關部門對陶瓷用葉蠟石的要求

葉蠟石品級AlO,% SiO,% FeO,% KO+NaO,%

I級品>27<65<0.5<0.6

<1.2

Ⅱ級品27-23<76<0.5

表外礦23-18

福建福州峨眉耐火材料用葉蠟石的要求

葉蠟石

品級 化學成分,%耐火度,℃

AlOFeO CaO MgO燒失量邊 界工 業

Ⅰ級品

Ⅱ級品

Ⅲ級品≥24

20~24

16~20 ≤2≤2

≤1<1

<1

<1<1

<1

<1<8

≥1610 ≥1670

1650

≥1630

4.填充料用葉蠟石礦的要求:

白度>70 ~80%;水分<0.5%。

5.橡膠工業用葉蠟石的要求:

FeO<1~1.5%;燒失量<8%;水分<0.5%;葉蠟石含量>80~85%。

6.糖果填料用葉蠟石的要求:

砷(As)含量<14ppm。

7.其它工業對葉蠟石的要求:

其它工業對葉蠟石的要求,見表7。8.浙江外貿出口葉蠟石的質量標準:

外貿出口葉蠟石的質量標準,見表8。

其它工業用葉蠟石的要求

用 途AlO,% FeO,% KO,% 備注

無堿玻璃球

工業坩堝

白水泥

建筑衛生潔具

釉面磚、地磚>21

≥25

>14

21~23

17~23<0.5

<0.5

<0.5

≤0.5

≤0.5<0.5 有的要求AlO>25%

FeO愈低愈好

浙江外貿出口葉蠟石標準品名 等級 SiO,% AlO,% FeO,% 燒失量,%

葉蠟

石 塊Ⅰ

Ⅲ 66.00

66.69

68.53 26.00

26.06

25.05 0. 50

0.48

0.58 5.00

4.99

4.97

葉蠟

石 粉68.53 25.05 0.58 4.97

細度:60目或120目通過90%

葉臘石

礦石性質

礦物組成

:葉蠟石常與石英、高嶺石、蒙脫石、地開石、絹云母以及藍晶石、紅柱石、剛玉等礦物共生。

葉蠟石礦石的自然類型,一般可分為五大類,見表8。

葉蠟石礦石自然類型自然

類 型礦 物成 分化 學成 分,%

主要礦物次要礦物 微量礦物AlO FeO SiO TiO 燒失量

葉蠟石葉蠟石

90-95% 石英、玉髓

高嶺石5-10%褐鐵礦、黃鐵礦、板鈦鐵礦、夕線石、水鋁石28.12 0.42 64.84 0.42 5.74

水鋁石

葉蠟石葉蠟石60~90%水鋁石5~40% 石英、玉髓

5%±褐鐵礦、金紅石、藍晶石、石英、氧化鐵35.51 0.45 52.99 0.43 7.11

高嶺石

葉蠟石高嶺石

70%±

葉蠟石20%±水云母、石英

5~10% 氧化鐵、褐鐵礦33.82 0.29 56.69 0.14 7.20

凝灰質

葉蠟石葉蠟石

70~80% 玉髓、石英、脫?;鶘交?/p>

20~25% 氧化鐵、水鋁玉、藍晶石、褐鐵礦、次生碳酸鹽23.95 0.84 70.28 0.31 4.80

含鐵

葉蠟石 葉蠟石

80~90% 黃鐵礦、褐鐵礦、氧化鐵5~10% 25.79 2.88 5.09

礦物特征

:葉蠟石是粘土礦物的一種,屬結晶結構為2∶1型的層狀含水鋁硅酸鹽礦物。其化學結構式為Al[SiO](OH),理論化學組成為AlO28.3%,SiO66.7%,HO5.0%,分子式為AlO4SiO.HO。

葉蠟石是低溫熱液蝕變形成的粘土礦物,屬單斜晶系,晶體結構高度無序。

葉蠟石質地細膩,硬度低(1-2°),密度2.65-2.90g/cm3,耐火度>1700°C,絕緣、絕熱性好,化學性能穩定,只有在高溫下才能被硫酸分解。

葉蠟石礦石常呈淡黃、乳灰白、灰綠等顏色,若含鐵的氧化物或汞,則呈現褐紅或血紅色。蠟狀光澤、有滑感,常為致密塊狀、葉片狀,變種具放射狀。

自然界純葉蠟石礦物集合體產出很少見,一般都由類似的礦物呈集合體產出??笫鑰樽次?,也有土狀和纖維狀的。主要伴生礦物為石英、高嶺石、水鋁石、絹云母、黃鐵礦等

工藝特性:

葉蠟石具有質地細、柔軟脂潤的優點,有良好的機械加工性能,粉末色白,吸油率高,遮蓋率好等特點。

應用領域

主要用途:

葉蠟石的用途與其具有的特性緊密相關,主要用作耐火材料、陶瓷材料以及雕刻原料;其次還用于橡膠制品、化妝用品、農藥等的填料和載體。葉蠟石的新用途是作涂料,也是制作壁板的良好原材料,還可用來制白水泥。

顏色花紋美觀、呈蠟狀或珍珠光澤的半透明的葉蠟石,是雕刻工藝的名貴原料,如壽山石、青田石、雞血石、凍石等。

吸附劑領域

由于葉蠟石價格低廉,且具有吸附土的結構特性,國外已將其作為吸附劑而廣泛使用。葉蠟石層狀結構相鄰兩晶層之間僅以范德華力連接,結構易于沿層破壞,陰、陽離子可以進入層間,因此葉蠟石具有天然的吸附活性。[1]

制工藝品:

做工藝品在中國有悠久的歷史,享譽世界。著名的有壽山石、魚腦凍、燈光凍、芙蓉凍、雞血石、青田石等。工藝品有香爐、煙具、佛珠、印章、石俑、花瓶、裝飾石材等色澤艷麗,光彩奪目,無裂隙,強度大,硬度適中,透明度好,少雜質。

制陶瓷

:生產陶瓷、面磚、電瓷、衛生瓷,作耐熔的惰性坯料,耐熔坯體填料,輔助材料AlO>14~27%

SiO為65~75%

FeO<0.5%

KO+NaO<0.6~1.2%

泥漿流動性好,滲透性好,坯體干燥收縮小,不變形,燒成裂隙小,燒成白度90~96%

制耐火材料

:早期大塊葉蠟石直接砌鑿成磚塊、煙囪、爐底,稱作耐火石或爐石??梢宰魑頗突鹱┰?,耐火磚用于轉爐煉鋼盛鋼桶襯磚。葉蠟石也可以與粘土制成耐火泥漿、耐火涂料、耐火混凝土骨料。

制造坩堝,鑄膜涂料一般用作耐火材料要求:

AlO 15~30%;SiO 70~85%;FeO<0.5~2%;MgO<1;CaO<1;燒失量<5~7%

耐火度1650~1690°C

用作盛鋼桶襯磚要求:含石英少;FeO<1%,耐火度1670°C;

坩堝用葉蠟石要求:耐火度>1690°C;AlO≥25%;FeO≤0.5%

制玻璃:

為無堿玻璃和部分中堿玻璃原料

與石英熔煉拉成玻璃纖維可制玻璃鋼,或制成耐酸、堿及高溫的玻璃布,是一種新型貼墻材料AlO>25%

SiO<70%;FeO<0.4%;KO<1%,不含著色金屬和雜質,蠟石顏色要淺,白水泥與石灰石混合、磨細、燒成,生產白水泥AlO<20% FeO<0.5%

造紙:

用作填料,增加紙張的密度、平滑性、均整性、柔軟性及透印性。具片狀結構的葉臘石在生產銅版紙中用作涂料做紙張填料粒度要求-0.074mm,白度90%;做紙張涂料要求-2μm>90%,白度>90%

制塑料

:在偶聯劑作用下,表面親有機物性能增強,用于塑料的填料的強度和剛度-0.15mm>98%,白度70~80%,水分<0.5%,含葉蠟石80~85%。

制橡膠

:用作摻合劑,使橡膠表面光滑,增加耐磨性和強度。用于電纜能防止瀝青粘連-0.044mm>98%,FeO<1~1.5%,燒失量<80%,水分<0.5%,含葉蠟石80~85%。

其他

:白棉布、防火布的填料及增白劑,糖果、醫藥用填料及潤滑劑,化妝品配料,搪瓷釉原料,焊條摻合料色鉛筆芯填加,增加書寫時滑度 紡織布用白度>85%,-0.044mm>98%,食品藥用-10μm>99%,含砷<0.0014%。

質量標準

元素影響

:有用元素及主要伴生元素對原料的影響

葉蠟石是含水鋁硅酸鹽,主要由石英、高嶺土、絹云母組成,也有以高嶺土或絹云母為主的葉蠟石。葉蠟石常有石英、絹云母等機械混入物,并含有氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀等雜物,對葉蠟石的工業技術要求因用途而異,主要要求耐火度在1630°C以上,有用元素鋁越高越好,通常要求AlO≥15%。(邊界品位≥13%),伴生元素鉀、鈉能降低耐火材料熔點,從而影響其耐火度,因而越低越好,一般要求K2O+Na2O≤0.8~2.0%。

陶瓷工業用的葉蠟石要求AlO≥18~20%,KO+NaO≤0.5~0.7%,FeO≤0.8~1.0%。

作填料用的葉蠟石要求白度>70~80%,水分<0.5%,染色礦物鐵、錳含量要盡可能低,化學物理性能穩定的葉蠟石含量大于80~85%。

作糖果填料用的葉蠟石要求對人體有害的砷<0.0014%。

橡膠工業用的葉蠟石要求FeO<1~1.5%,燒失量<8%,水分<0.5%,葉蠟石含量大于80~85%。

產品質量:

中國目前尚未有葉蠟石的統一產品標準,主要礦山生產的耐火材料、陶瓷原料及出口產品的規格為表11、表12、表13所示。

表11 耐火材料用葉蠟石產品規格

產地 品級 化學 成分

AlO FeO CaO MgO SiO KO+NaO 灼減 耐火度,°C

福建福州峨眉葉蠟石礦1

2

3 ≥24

20~24

16~20 ≤2

≤2

≤2<1

<1

≤1<1

<1

<1<8

<5

<4 ≥1670

1650

1630≥

浙江青田山口葉蠟石礦0 18±3<0.5 77±3<0.5<4 1690

浙江上虞梁岙葉蠟石礦18±3<0.5 77±3 0.5>1650

陶瓷原料用葉蠟石規格

產地 品級 化學 組成, % 白度 細度

AlOSiO FeOKO+NaO

浙江芳村葉蠟石礦高 鋁≥21 ≤74<0.5<0.6>90 葉蠟石粉40~60目

中鋁 ≥16 ≤80 ≤0.5<1.2>90 同上

低 鋁≥10 ≤0.5<1.2

浙江上虞梁岙葉蠟石礦1>27<65 0.5 0.6

2 23~27<75 0.5 0.6

浙江青田山石口葉蠟石礦≥18 ≤1 ≤0.5

溫州出口葉蠟石規格

品級 化學 成分, % 包裝 用途

SiO AlO FeO K2O+NaO

一級 68 ≥25 ≤0.5 ≤0.5 散裝 陶瓷、玻璃耐火材料、填料

二級 71~77 ≥21 ≤0.5 ≤0.5 散裝 陶瓷、玻璃、耐火材料

三級 ≥75 17-20 ≤0<0.5 散裝 玻璃、耐火材料

利用現狀

存在問題:

開發利用現狀、存在問題及解決對策。

中國葉蠟石礦資源豐富,開發利用方面主要產品為陶瓷級、耐火材料級、玻璃級、雕刻級,規模與國外比偏小,產品檔次不高,深加工產品所占份額極少,因而經濟效益欠佳。

解決對策

:解決以上問題的關鍵在于加強葉蠟石深加工產品的研究和開發,如開發磨細改性的填料級產品、造紙級微粉、藥用及農藥用產品等。

工藝技術

技術介紹

:一般用磁選法;當含鐵礦物為重金屬時,也可用重選法;鐵以硫化物或氧化物形式存在時,可用浮選法。浮選法還用于從葉蠟石礦石中分離出石英等雜質。

葉蠟石通常加工制成工藝品和磨粉及對葉蠟石粉漂白等。

葉蠟石的選礦加工流程,就根據產品的要求而確定,如用于生產耐火材料、制耐火磚的葉蠟石,白度要求不高,產品粒度也不要求很細,制磚用葉蠟石粒度為3mm左右,通常為干法生產。中國用于耐火材料,制磚葉蠟石加工的原則流程如圖1所示。

用于陶瓷、造紙、農藥載體等的葉蠟石,細度往往要求在200目以下,白度85%以上,這時流程中除粗、中、細碎外,還要用懸輥粉碎機進行粉碎,要選礦,甚至還要漂白才能達到要求,這時多用濕法作業。中國常用原則流程如圖2所示。

用葉蠟石生產面磚時,葉蠟石的用量約50-60%,其余為粘土、石灰石及陶石,原則工藝流程如圖3所示。

葉蠟石生產耐火磚的原則流程如圖4所示。

葉蠟石生產白水泥的主要工序如圖5所示。

開發生產實例

:中國的葉蠟石礦山處福建和浙江兩省,主要的礦山及加工廠有福建的福州葉蠟石礦,福建壽山葉蠟石礦、福建閩清縣白中葉蠟石礦等。

⑴福州峨嵋葉蠟石礦。

該礦為中國目前儲量最大的葉蠟石礦,宜作耐火材料用。選礦流程為選除鐵,年產工業葉蠟石20000t,雕刻用葉蠟石200t。

產品規格為:陶瓷級葉蠟石:含AlO>22%,FeO<0.5%;耐火材料級:含AlO<22%,FeO 0.5%;雕刻級:不含砂粒,無裂隙,色澤鮮艷,質地均勻。產品除內銷外,還出口日本。

⑵浙江青田葉蠟石礦。

該礦是目前國內產量最大的葉蠟石礦,年產30000噸,產品為高鋁葉蠟石,產品規格參見表11、表12。產品除供國內生產面磚、玻璃、坩堝、耐火材料外,還出口日本、德國。

發展趨勢

葉蠟石礦開發利用的發展趨勢是企業上規模,產品上檔次,牡丹江市東寧縣耐火材料公司,擬建年產葉蠟石礦石10萬噸、葉蠟石粉1萬噸,耐火磚1萬噸的生產廠。日本葉蠟石開采量和產量均較大,產品一半左右用于耐火材料。如日本勝光山工業公司擁有一座年產20000噸產品的選礦廠,生產造紙涂料、藥品、農業、玻陶、耐火材料用葉蠟石。

產品主要特性及用途:葉臘石線膨脹系數小,在未燒結前在一定的溫度范圍內(1050-1150℃)會產生線膨脹,這種線膨脹可抵消胚體在燒成過程中其他物料所造成的收縮,從而抗大了燒成范圍,保證產品尺寸規格的一致。葉臘石具有良好的熱穩定性和很少的濕膨脹,為此,可以用于制造尺寸準確、熱穩定性好的產品。

性質及工藝趨向

葉臘石為晶體結構,屬層狀硅酸鹽礦物,其晶體結構是每一結構單位層由上下二層(Si-O)四面體層中間夾一層(Al-O,OH)八面體層組成。結構式為Al[SiO](OH),實驗式為AlO·4HO,理論化學成分為AlO28.3%,SiO66.7%,HO 5.0%,自然界很少見到純葉臘石,往往有各種雜質伴生。葉臘石晶體主要為單斜晶系,通常為片狀,放射狀集合體,帶珍珠狀暈彩或為隱晶質鱗片狀致密塊體,一般為白色,微帶淺黃色或淡綠色、條痕白色,從玻璃光澤、珍珠光澤、蠟狀光澤到無光澤、性柔,具滑膩感,容重2.75~2.80g/cm3,莫氏硬度1.5~2.0。在600~700℃有一個平衡的吸熱反應谷,到1000℃還沒有出現放熱反應峰,這是由于葉臘石脫水反后結構未被破壞,不發生新的結晶作用和結合的原因。

一般工業上所用的礦石含葉臘石50%以上,其礦石類型 有石英-葉臘石,高嶺土-葉臘石,水鋁石-葉臘石,絹云母-葉臘石及比較純的葉臘石等。各種葉臘石的粉末均呈白色,一般白度在80%以上,最高可達93%。隨著粉末細度提高,白度值增大,煅燒后的臘石白度提高,最高可達96%。一般葉臘石質地柔軟,細膩,硬度不大,具有良好的機械加工性能,也容易被破磁針和磨細,含石英多的臘石,硬度增大。純葉臘石耐火高為1710℃。天然葉臘石隨Al2O3含量增高,即水鋁石、剛玉、紅柱石等含量增加,耐火度增高。隨灼減增大,耐火度提高。隨Fe2O3、K2O、Na2O含量增高,耐火度降低。葉臘石的介電性能并不很好,因此不能廣泛用于做電的絕緣體。煅燒后的葉臘石約緣性能提高。在高頻率下,臘石的電介損失率不大,導電導熱性低。葉臘石具有良好的化學惰性,與強酸強堿都不作用,這可能與表面形成防護膜有關,因為后者能阻止試劑滲透到晶體深處,因此反應進行的很慢。

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