優(yōu)質(zhì)耐火原材料之紅柱石

發(fā)布時(shí)間：2024-10-16

紅柱石(andalusite)與藍(lán)晶石屬于同質(zhì)異象的礦物，其化學(xué)式為Al2O3SiO2，結(jié)構(gòu)式為Al(6)Al(5)[SiO4]O。理論組成(wt%)為Al2O3為50-62%，SiO2為37-47%。屬于斜方晶系。礦物主要顏色為灰白色、紅色或褐色。硬度7.0~7.5，密度3.1~3.2g/cm3，在高溫下，紅柱石能夠轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石和SiO2的混合物并且該過(guò)程不可逆。

目前世界上已查明的紅柱石儲(chǔ)量約為1.75億噸，礦物儲(chǔ)量較大的國(guó)家主要有南非、法國(guó)、俄羅斯和中國(guó)等，其中南非是世界上紅柱石資源生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，年產(chǎn)量約25萬(wàn)噸。我國(guó)的紅柱石總儲(chǔ)量大約為0.67億噸，礦床主要分布在河南、陜西、新疆、遼寧等地，具有遠(yuǎn)景儲(chǔ)量大，分布不均衡的特點(diǎn)。

與藍(lán)晶石相似，紅柱石在高溫條件下會(huì)發(fā)生物相的轉(zhuǎn)化，同時(shí)伴隨有體積的變化，紅柱石在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)式如下：

該反應(yīng)過(guò)程成為紅柱石的一次莫來(lái)石化反應(yīng)，該過(guò)程伴隨有3%~5%的體積膨脹。一般認(rèn)為，在1300~1350℃時(shí)，紅柱石分 解反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，在1450~1600℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)完全的產(chǎn)物中約含有83%的莫來(lái)石和17%的SiO2玻璃相。為改 善玻璃相給耐火材料的高溫性能帶來(lái)的不利影響，通常會(huì)在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向原料中加入一定量的氧化鋁，與體系中富余的SiO2玻璃相發(fā)生反應(yīng)，生成莫來(lái)石物相，該反應(yīng)過(guò)程稱(chēng)為二次莫來(lái)石化反應(yīng)，紅柱石材料在該反應(yīng)過(guò)程伴隨有7%~8%的體積膨脹。

紅柱石具有很高的耐火度，其耐火度可達(dá)1800℃以上，并且具有很好的抗熱震性能，機(jī)械強(qiáng)度大，還具有熱傳導(dǎo)率低，具有由粗到細(xì)不同顆粒天 然的單晶結(jié)構(gòu)等優(yōu)良的基本性能，是制備耐火材料的優(yōu)良原料。以紅柱石為原料的耐火材料制品具有氣孔率低、熱導(dǎo)率低、體積穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、抗蠕變性能好，在抗熱震，抗CO作用及抗化學(xué)侵蝕等方面也有著優(yōu)異的表現(xiàn)。在冶金行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

以紅柱石為原料生產(chǎn)制備的定型耐火材料如紅柱石燒成磚，不燒磚在水泥回轉(zhuǎn)窯、玻璃熔窯、陶瓷隧道窯、高爐、均熱爐、熱風(fēng)爐、鋼包、盛鋼桶等多種窯爐、窯具中被廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外在相關(guān)方面的生產(chǎn)實(shí)踐中有大量的應(yīng)用實(shí)例，英國(guó)和德國(guó)的研究結(jié)果表明，紅柱石不燒磚在應(yīng)用于魚(yú)雷罐內(nèi)襯材料時(shí)，使用壽命有著明顯的提高。并且紅柱石耐火制品可不經(jīng)燒制直接使用，性能與燒制產(chǎn)品沒(méi)有明顯的差異，可以節(jié)約大量的能源。

紅柱石材料也可以用來(lái)制備不定型的耐火材料如澆注料、搗打料、鑄砂等。由于紅柱石不定形耐火材料可以不經(jīng)燒制直接使用，能夠節(jié)省大量燃料。紅柱石在高溫下體積會(huì)發(fā)生永 久性膨脹，可以抵消不定形耐火材料的收縮，可以大大延長(zhǎng)耐火材料的使用壽命，縮短冶煉時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。

此外，以紅柱石為原料生產(chǎn)莫來(lái)石纖維，可以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)、增韌的效果；在纖維材料、輕質(zhì)隔熱材料、復(fù)合材料等方向，紅柱石資源也有著廣泛的、亟待開(kāi)發(fā)的應(yīng)用前景。