硅质矿物原料

耐火矿物原料耐火矿物原料概述耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。其功能是抵抗高温及由高温产生或衍生的磨蚀、冲击、化学侵蚀等破坏力，主要用于冶金、建筑材料、化工等领域。耐火材料在早期大多以粘土、硅石、三石、菱镁矿、白云石等为原料制成。目前，大量人工合成原料成为应用的主体。下面将以耐火材料的基本化学组成为分类，分别介绍不同类别耐火材料所需的天然矿物原料和人工合成原料。耐火矿物原料概述它们主要包括：硅质矿物原料刚玉质矿物原料硅酸铝质矿物原料镁质矿物原料白云石质矿物原料其他耐火矿物原料硅质矿物原料一、硅质耐火材料1、定义：是指氧化硅含量为93-98%的耐火制品。2、种类：硅砖、硅质泥浆、硅质捣打料、石英长水口、硅质引流砂3、用途：硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、平炉蓄热室、陶瓷用隧道窑的拱顶等4、主要性能：1）属于酸性耐火材料，对酸性炉渣侵蚀抵抗能力强；2）其荷重软化点高(1640-1680C)。鳞石英(1670C)、方石英(1713C)3）炉衬有良好的气密性。在使用过程中，加热到1450C时约有1.5%-2.2%的总体积膨胀，此种残余膨胀会使砖缝密合。4）热震稳定性低，使其应用范围受到了限制。熔融石英例外。5、硅质原料种类：硅石、硅砂（石英砂）、粉状石英、石英玻璃SiO2的种类及晶型转变石英熔体方石英鳞石英石英CCC17131470870573C163C180-270C急冷-石英-鳞石英-方石英石英玻璃117C-鳞石英*方石英和鳞石英在自然界中极少见，一般产于酸性的火山岩中；*自然界中石英SiO2大量晶型为低温石英及其变种，如硅石中的石英、硅砂中的石英、水晶如紫水晶（含Fe或Mn）、烟水晶、黄水晶、蔷薇水晶、翡翠石英（含Ti）等；*还有隐晶质石英如碧玉、燧石、玉髓或玛瑙，非晶质-蛋白石。-石英（低温石英）：SiO2晶体结构：三方晶系，对称型32结构中[SiO4]四面体以角顶相连，∥c轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。鉴定特征：常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹，为{100}和{101}之聚形纹。集合体呈粒状、致密块状或晶簇状。通常为无色、乳白色、灰白色，因含杂质色心或细分散包裹体而呈各种颜色；玻璃光泽，贝壳状断口油脂光泽；透明—半透明。无解理；H7。G2.65。具压电性。11异种：1）显晶质异种：水晶簇：纯净者无色透明。紫水晶：微量Fe3+→Si4+产生色心而致紫色。加热退色。烟水晶：Al3+＋H+或Na+→Si4+，在x射线或射线作用下，Al–O键电子对中的一个电子离位产生空穴色心而成烟黄～暗褐色、黑色。加热至225℃开始缓慢褪色，至400℃±烟色渐消失。注：色透明者称墨晶；茶褐色者称茶晶。黄水晶：黄色透明者，可能为Fe2+所致。蓝石英：蓝色。含Ti较高，次有Al、Mn。加热至300～400℃，褪色或变为紫色。蔷薇石英（芙蓉石）：蔷薇红色或粉红色，可能由Ti、Mn造成。通常呈致密块状。加热至575℃褪色；日光下长期暴晒颜色变浅。2）隐晶质异种：玉髓（石髓）：呈钟乳状、肾状、葡萄状、皮壳状等外貌，具蜡状光泽半透明的纤维状异种，常呈乳白、黄、褐、深蓝等色，尚有红褐色(光玉髓)、苹果绿（绿玉髓）、绿色中夹有红色碧玉小斑点(血玉髓，血滴石，鸡血石)。玛瑙：不同颜色的玉髓条带或同心环状相间分布。有缠丝玛瑙、苔纹玛瑙、缟玛瑙、截子玛瑙等。碧玉：含氧化铁(可＞20%)的致密块状石英。可呈暗红、紫红、褐色～黄色、蓝色、青绿色等。燧石：暗色(浅灰～褐黑等色)无光泽，呈结核状、瘤状、透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。-石英（高温石英）：SiO2六方晶系，对称型622鉴定特征：呈特征的六方双锥晶形(六方柱发育差)。颗粒较小，晶体几乎总呈浑圆状，表面粗糙。灰白色，乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽。蛋白石（欧泊）：SiO2•nH2O非晶质，但扫描电子显微镜研究发现其内部存在SiO2小球体堆积。鉴定特征：无定形，通常呈肉冻状致密块体或葡萄状、钟乳状、皮壳状、多孔状、结核状。颜色不定，常为蛋白色、无色，含杂质可呈各种颜色；易脱水龟裂而呈白色。用途：色泽美丽的致密块状贵蛋白石或火蛋白石可作名贵的宝石及工艺品材料。硅藻土质轻多孔，是优良的隔音、隔热材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷原料、炸药原料；可用于制作过滤剂，及炼油、制糖的吸附剂和净化剂；作为催化剂的载体应用于化学工业上。二、硅砂和硅石（包括粉石英）1、性质是自然界最常见的、最通用的硅质矿物原料，主要矿物成分为石英，化学成分为SiO2,密度为2.65g/cm3,莫氏硬度为7，结晶属六方晶系，硅砂呈粒状，硅质原料呈块状产出称硅石，外观呈无色、白色、青灰色、灰黄色或其他颜色。2、分布我国天然硅砂和硅石矿物资源十分丰富，质量好、规模大的硅砂矿床有：内蒙古通辽、吉林双辽、福建东山、山东烟台、江西鄱阳湖等；而硅石的主要产地有河北、辽宁、河南、山西3.硅砂和硅石的主要用途工业领域类型用途玻璃及玻璃制品工业建筑玻璃各类平板玻璃、玻璃砖、空心玻璃、泡沫玻璃等日用玻璃各类包装瓶罐、玻璃器皿技术玻璃光学玻璃、玻璃仪器、玻璃纤维、导电玻璃、玻璃布、光缆、防射线玻璃机械工业铸造造型用砂冶金工业辅料冶炼添加剂、各种铁铁合金耐火材料工业窑炉用炉衬材料硅砖、硅质耐火材料水泥工业水泥标准砂、水泥制品标准砂、水泥填料、混凝土制品化学工业硅酸钠、无水硅酸制水玻璃、硅胶、干燥剂4、硅砂和硅石类型硅砂：1）根据产区不同，习惯上将天然砂分作内陆砂和海滨砂；一般来说，海滨砂优于内陆砂质量。2）按颜色不同，天然砂又有黄色砂和白色砂；硅石：1）按岩石类型或形成原因分：脉石英、石英岩、石英砂岩、燧石岩类型成因特征用途脉石英由地下岩浆分泌出来的氧化硅热液充填在岩石裂缝中形成外观呈乳白色、白色、致密坚硬，结晶粗大，2mm以上，SiO299%石英玻璃、优质日用陶瓷原料石英岩由石英砂岩或硅质岩经区域变质而形成纯粹石英呈浅白色含含铁呈红色，具花岗变晶结构，等粒状强度大SiO2含量85--98%或更高耐火材料硅砖、玻璃原料、冶金溶剂、建筑用基石石英砂岩是一种机械次积类型。岩石由碎屑和胶结物组成，胶结物主要为硅质，玉髓、蛋白石等岩石断面粗糙，肉眼能看到石英颗粒，致密度差，强度低，SiO2含量一般在90%以上。纯石英砂岩为白色、灰白色，但杂质而呈其它颜色制造一般硅砖、玻璃原料燧石岩又名玻璃石英，是硅质岩的一种主要石英、玉髓、蛋白石组成颗粒细小、多呈棱角状、硬度较大一般制砖石英砂由石英岩、石英砂、脉石英及含硅高的岩石风化后的碎屑经自然搬运，在滨海、河流沉积而成石英颗粒表面光滑，颗粒大小均匀，粒度在0.5-0.15mm之间，质地纯呈白色，含铁呈黄色、浅灰色或褐色，成分波动大玻璃原料、建筑材料、硅质捣打料2）按工艺分类：a、结晶硅石（包括脉石英和石英岩）b、胶结硅石（石英砂岩、燧石岩）其中石英砂岩是石英颗粒被胶结物结合而成的沉积岩。1）根据胶结粒度的不同，分为粗粒砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩。2）按胶结相的不同，分为钙质砂岩、硅质砂岩和长石质砂岩。3）按硅石的致密度分四类：（1）极致密（2）致密（3）比较多孔（4）多孔4）按硅石真比重大小分（1450C煅烧1小时）（1）快速转变真比重2.40；（2）中速转变真比重2.40-2.45；（3）慢速转变真比重2.45-2.50；（4）特慢转变真比重2.505、结晶硅石（结晶石英岩）与胶结硅石结晶硅石结晶硅石外观一般呈乳白色、灰白色、淡黄色至红褐色。有鲜明的光泽，断面平滑连续，并带有锐利棱角、硬度和强度都大。形成原因是由硅质砂岩经变质作用再结晶成的变质岩。它是由结晶质石英颗粒所组成。由于变质过程中的再结晶作用使石英颗粒紧密连接在一起，并且构成各种变晶结构，如锯齿结构、花岗岩结构和镶嵌结构。矿物组成结晶硅石中石英外，有时还存在其他少量的杂质矿物如绢云母、白云母、绿泥石、长石、金红石、赤铁矿、褐铁矿等。分布：河南铁门、辽宁石门、山东王村、江苏江阴、湖南湘乡、四川重庆、内蒙包头胶结硅石胶结硅石（胶结石英岩）是石英颗粒被硅质胶结物结合而成的沉积岩。胶结硅石以石英为主，含少量的长石、云母。胶结物为硅质如玉髓、蛋白石、氧化铁、石灰石、绿泥石等，石英颗粒小（0.01毫米），加热转变容易，较少用作制砖原料。分布：山西五台山等化学组成：以SiO2为主，杂质成分为Al2O3、Na2O、K2O、CaO、Fe2O31）Al2O3、Na2O、K2O是强熔剂，形成低共熔物，会严重降低制品的耐火度和高温强度，要求Al2O31.2-1.6%，R2O(Na2O+K2O)0.2-0.4%；2）CaO、Fe2O3也是强熔剂，如果呈分散状态可视为矿化成分，为有益成分；3）TiO2不影响石英转化，可改善热震稳定性。其中Al2O3、Na2O、K2O以水云母形式存在。6、硅质原料要求1）纯度；2）致密度；3）转变速度；4）显微结构（石英颗粒、结构）本节结束请同学们课下认真复习问答题一、硅质矿物原料有哪些？二、说明结晶硅石和胶结硅石差别？(岩石类型、矿物组成、石英晶粒大小、杂质含量、转变速度等)三、选择硅质原料时，考虑哪些指标？OSi[SiO]42/32/32/32/32/32/32/32/30000001/31/31/31/31/31/31/32/3-石英（低温石英）SiO2返回-quartz石英鉴定特征返回水晶簇紫水晶返回烟水晶返回蔷薇石英（芙蓉石）返回-石英（高温石英，-quartz）：SiO2返回蛋白石（欧泊）：SiO2•nH2O返回