耐火粘土基本性能與雜質的作用

作者：新密市旭升耐火材料有限公司　日期：2020/3/26 15:59:33　人氣：69

耐火粘土基本性能與雜質的作用

一、雜質作用及化學礦物組成：

耐火粘土的基本性能取決于其化學礦物組成，耐火材料中的主要礦石為高嶺土，當A12O3含量和A12O3/SiO2比值愈接近高嶺石礦物的理論值時（A12O3 39.50％、A/S=0.85），表示此類粘土的純度越高，粘土中高嶺石的含量越多，其質量越優，A/S比值越大，粘土的耐火度就越高，其燒結熔融的范圍也就越寬，耐火粘土中均存在一定說亮的雜質礦物，主要有鐵、石英的化合物，鎂和鈣的硫酸鹽、碳酸鹽、母巖殘屑、（長石與云母）含TiO2礦物以及有機質，這些雜質礦物，除有機質外均起助熔作用，降低粘土的耐火性能。

1、耐火粘土中鐵的含量一般為0.5％---3％，粘土中鐵的化合物主要有鐵的氧化物和氫氧化物（褐鐵礦Fe2O3·nH2O、赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦Fe3O4及水針鐵礦Fe2O3·H2O等）、鐵的硫化物和菱鐵礦等，這些化合物以細分散狀態存在時，若在氧化氣氛中煅燒，使鐵變成高價氧化鐵，可使粘土呈不同顏色，如表1----1所示，若是在還原氣氛中煅燒，鐵則變成低價氧化鐵，則呈現較深的藍綠色與深綠色等，粘土在煅燒后有時也會呈現黑色，這與鐵的含量并無絕對的關聯，而是由于氧化鐵及碳沉積還原為Fe3O4所致，鐵的化合物在以結核體存在時，會使粘土制品產生膨脹、溶洞和過早形成熔疤瓷釉，損害極大，鐵的存在還可影響粘土的耐火度，每增加1％的Fe2O3其耐火度降低10℃左右，燒結溫度越高，粘土制品的外觀顏色變化也越大，另外也會對粘土熟料的燒結體積密度產生影響。

表1---1軟質粘土中鐵（Fe2O3）含量及顏色

Fe2O3含量/％	0.8	1.3	2.7	4.2	5.5	8.6	10.0
顏色	白	近白	淺黃	黃色	淺紅	紅	紅褐

2、粘土中的石英有較多含量的雜質，多以細粒分布在粘土中，其中也有游離砂?；蛘叽箢w粒狀態存在，石英不具有可塑性，它會減弱粘土的結合能力和可塑性，粗粒石英與其他雜質接觸時，只是形成表面熔化，不會形成玻璃相，對耐火粘土耐火性能影響有限，細粒石英在高溫時（1350---1400℃）容易與粘土中的氧化鐵等雜質發生作用而生成溶劑，會降低粘土的耐火性能，若是粘土經煅燒后仍殘存有晶態石英，則會對耐火材料的熱震穩定性不好。

3、含鈦礦物主要是銳鈦礦、板鈦礦、金紅石等，粘土中含少量的TiO2可以促進粘土在煅燒時莫來石晶體的形成和發育，而TiO2含量較高（?4.5％）的粘土在煅燒時會出現粘窯情況發生，也對粘土制品的熱震穩定性不利。

4、粘土中含鎂和鈣的硫酸鹽、碳酸鹽主要是指白云石CaMg2(CO3）、方解石CaCO3、石膏（CaCO4·2H2O）等，呈細分散狀或結核狀，含量很少，溶劑作用比鐵的化合物強，加熱分解后CaO細粒存在，容易水化，引起磚坯開裂或者產生溶洞，實踐得出CaO含量增加1％粘土制品的耐火度降低15％。

5、云母和長石在粘土中是強溶劑，可以使粘土在煅燒過程中產生玻璃相，降低燒結溫度，并且使燒結范圍變窄，一般要求在K2O+Na2O<1.5％---2.0％，粘土中常見的氧化物對粘土耐火度的影響程度如表1---2所列。

表1---2氧化物對粘土耐火度的影響程度

加入1％氧化物	CaO	MgO	FeO	TiO2	K2O	MnO
使賽格爾錐降低的因數	0.83	0.67	0.69	0.50	0.56	0.58

6、有機質主要是含碳物質，它可以改善粘土的結合能力與可塑性，含量高時增大粘土的燒失量，會使粘土不易燒結，會增大粘土制品的燒成收縮和氣孔率。

二、耐火粘土的工業技術要求:

在耐火材料生產中，軟質粘土和半軟質粘土通常會用作結合劑，而硬質粘土會經過煅燒后用作耐火骨料，中國冶金行業標準分別對耐火材料結合粘土（ZBQ42001-85）和硬質粘土熟料(YB/T5207-93)規定了技術要求，如表1---3和表1---4所列。

表1--3 結合粘土的技術要求

類別

品級

化學成分/％

耐火度/％

不小于

可塑性指標

不小于

LPI /％

不小于

A12O3

不小于

Fe2O3

不大于

軟質粘土

特護品

一級品

二極品

三級品

1.6

2.0

2.5

3.0

1710

1670

1630

1580

4.0

3.5

3.0

2.5

半軟質粘土

一級品

二級品

三級品

2.5

3.0

3.5

1690

1650

1610

2.0

1.5

1.0

備注：表列化學成分均按生料計算；

表1--4 硬質粘土熟料的技術要求

牌號	化學成分/%		體積密度 / g/㎝3	耐火度 / ℃	外觀雜質 / %
牌號	A12O3	Fe2O3	體積密度 / g/㎝3	耐火度 / ℃	外觀雜質 / %
YNS45	45-50	≤1.0	≥2.55	≥1770	≤2.0
YNS44	44-50	≤1.2	≥2.50	≥1750	≤2.5
YNS43	43-50	≤1.5	≥2.45	≥1750	≤3.0
YNS42	42-50	≤2.0	≥2.40	≥1730	≤3.5
YNS40	40-50	≤2.5	≥2.35	≥1710	≤3.5
YNS36	36-42	≤3.5	≥2.30	≥1670	≤4.0