優(yōu)質(zhì)耐火原材料之紅柱石

發(fā)布時間：2024-10-16

紅柱石(andalusite)與藍晶石屬于同質(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)化為莫來石和SiO2的混合物并且該過程不可逆。

目前世界上已查明的紅柱石儲量約為1.75億噸，礦物儲量較大的國家主要有南非、法國、俄羅斯和中國等，其中南非是世界上紅柱石資源生產(chǎn)國和出口國，年產(chǎn)量約25萬噸。我國的紅柱石總儲量大約為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)景儲量大，分布不均衡的特點。

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

該反應(yīng)過程成為紅柱石的一次莫來石化反應(yīng)，該過程伴隨有3%~5%的體積膨脹。一般認(rèn)為，在1300~1350℃時，紅柱石分 解反應(yīng)開始進行，在1450~1600℃范圍內(nèi)實現(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的不利影響，通常會在反應(yīng)開始時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)，生成莫來石物相，該反應(yīng)過程稱為二次莫來石化反應(yīng)，紅柱石材料在該反應(yīng)過程伴隨有7%~8%的體積膨脹。

紅柱石具有很高的耐火度，其耐火度可達1800℃以上，并且具有很好的抗熱震性能，機械強度大，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、機械強度高、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。國內(nèi)外在相關(guān)方面的生產(chǎn)實踐中有大量的應(yīng)用實例，英國和德國的研究結(jié)果表明，紅柱石不燒磚在應(yīng)用于魚雷罐內(nèi)襯材料時，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，可以大大延長耐火材料的使用壽命，縮短冶煉時間，降低生產(chǎn)成本。

此外，以紅柱石為原料生產(chǎn)莫來石纖維，可以達到補強、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、亟待開發(fā)的應(yīng)用前景。