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耐火材料--叶腊石

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耐火材料--叶腊石

发布日期:2019-02-18 作者:耐火砖生产厂家 点击:

中文名叶腊石                                                             t01f956c20c988827cb.jpg

       叶蜡石(Pyrophylite)晶体扁长板状且常呈现歪晶,多以叶片状、纤维状、放射状和片状块体产出。白色、灰色、浅蓝色、浅黄色、浅绿色和绿棕色,条痕白色。透明到半透明,新鲜面上呈珍珠光泽。叶腊石触摸时有油脂感。加热成片剥落,且不溶于大多数酸。

主要成因:与滑石、红柱石、硅线石和天蓝石共生于结晶片岩,还与云母和石英等矿物形成于热液矿脉。

特征实例

概述:

成矿母岩成矿构造, 主要成矿作用于矿石矿物组成中心型火山构造酸性火山碎屑岩热液喷气蚀变型矿床富含火山物质的酸性火山碎屑岩,特别是在其上有沉积岩覆盖的层位中心型火山构造,如火山洼地、火山穹窿,边缘断裂裂碎发育,主要在岛弧带内热液喷气交代蚀变叶蜡石为主,其次为高岭石、地开石、石英、水铝英石

分布:

江西上饶下高洲—龙门矿田

断陷盆地酸性火山碎屑岩同生沉积—后生热液喷气蚀变型矿床同 上断陷盆地及小型地堑式盆地,断裂构造发育,主要在岛弧后带同生沉积蚀变叠加热液喷气蚀变 高岭石、叶蜡石为主,次为石英、地开石、水铝英石、蒙脱石浙江上虞梁岙叶蜡石—高岭石矿床,

浙江临海杜歧叶蜡石—高岭石矿床

富铝岩石成岩热液蚀变型矿床富铝沉积岩及浅变质岩板内克拉通靠近岛弧一侧成岩埋藏变质叠加后期热液蚀变 叶蜡石、石英为主,伴生绢云母浙江常山芳村叶蜡石矿床,

北京门头沟—叶蜡石矿床

含矿热液裂隙充填——蚀变型矿床酸性火山碎屑岩或富铝矿石上述成矿构造背景上,特别是断裂构造发育处含矿热液充填为主,伴有大量近矿围岩蚀变叶蜡石、汞、明矾石、次为黄铁矿、石英,少量蓝晶石、红柱石等浙江临安玉岩山汞矿—叶蜡石矿床

工业类型

中国叶蜡石按矿物成分划分的矿石类型如表2,按结构划分的矿石类型见表3。按成分分的叶蜡石矿石类型

蜡石质叶蜡石主要矿物为叶蜡石,占其成分的90%;其他为玉髓、褐铁矿、水铝石陶瓷、雕刻、填料、涂料及耐火材料。

水铝石质叶蜡石主要矿物为叶蜡石,次要矿物为水铝石,含微量褐铁矿、金红石等耐火材料、玻璃坩埚。

高岭石质叶蜡石主要矿物高岭石,次要矿物为叶蜡石,含微量褐铁矿、金红石等 陶瓷、耐火材料。

硅质叶蜡石主要矿物为叶蜡石,次要矿物有石英、玉髓,微量矿物有褐铁矿等 陶瓷、耐火材料、填料

按结构特征分的矿石类型

细粒页板状矿石

致密球粒集合体状矿石往往含较多绿泥石,杂质含量高

放射状晶体矿石产出较少,纯度也较高

叶蜡石矿石还可按用途不同分为工业叶蜡石、雕刻叶蜡石两类。其中工业叶蜡石又按含铝的多少,分为高铝叶蜡石、中铝叶蜡石、低铝叶蜡石。3.矿产的分布情况。

中国的叶蜡石矿山多地处福建和浙江两省。全国叶蜡石年生产能力约14万t,其中雕刻叶蜡石产量仅1000多吨。主要生产矿山有浙江省的青田叶蜡石矿、上虞叶蜡石矿、福建省福州峨嵋叶蜡石矿、福州寿山叶蜡石矿、闽清白中叶蜡石矿,据估计至2000年,中国对叶蜡石总需求量达90万t,平均每年递增5.8~6.8%。

工业指标

1.一般工业要求为:

⑴化学成分为

AlO≥16%,SiO≤75%,FeO≤1.0%。

⑵开采技术条件

可采厚度1~2m,夹石剔除厚度1~2m。

2.陶瓷用叶蜡石的要求:

,现将浙江有关部门对陶瓷原料用叶蜡石的要求列入表4和表5。

3.耐火材料用叶蜡石矿的要求:

福建福州峨眉叶蜡石矿对耐火材料用叶蜡石的要求,见表6。

表4 浙江上虞叶蜡石矿陶瓷用叶蜡石的要求

叶蜡石品级AlO,% SiO,% FeO,% KO+NaO,%

高 铝

中 铝

低 铝≥26

≥21

≥10 ≤70

≤75>0.5≤0.5

≤0.5<0.6

<1.2

<1.2

浙江有关部门对陶瓷用叶蜡石的要求

叶蜡石品级AlO,% SiO,% FeO,% KO+NaO,%

I级品>27<65<0.5<0.6

<1.2

Ⅱ级品27-23<76<0.5

表外矿23-18

福建福州峨眉耐火材料用叶蜡石的要求

叶蜡石

品级 化学成分,%耐火度,℃

AlOFeO CaO MgO烧失量边 界工 业

Ⅰ级品

Ⅱ级品

Ⅲ级品≥24

20~24

16~20 ≤2≤2

≤1<1

<1

<1<1

<1

<1<8

≥1610 ≥1670

1650

≥1630

4.填充料用叶蜡石矿的要求:

白度>70 ~80%;水分<0.5%。

5.橡胶工业用叶蜡石的要求:

FeO<1~1.5%;烧失量<8%;水分<0.5%;叶蜡石含量>80~85%。

6.糖果填料用叶蜡石的要求:

砷(As)含量<14ppm。

7.其它工业对叶蜡石的要求:

其它工业对叶蜡石的要求,见表7。8.浙江外贸出口叶蜡石的质量标准:

外贸出口叶蜡石的质量标准,见表8。

其它工业用叶蜡石的要求

用 途AlO,% FeO,% KO,% 备注

无碱玻璃球

工业坩埚

白水泥

建筑卫生洁具

釉面砖、地砖>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

浙江外贸出口叶蜡石标准品名 等级 SiO,% AlO,% FeO,% 烧失量,%

叶蜡

石 块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

叶蜡

石 粉68.53 25.05 0.58 4.97

细度:60目或120目通过90%

叶腊石

矿石性质

矿物组成

:叶蜡石常与石英、高岭石、蒙脱石、地开石、绢云母以及蓝晶石、红柱石、刚玉等矿物共生。

叶蜡石矿石的自然类型,一般可分为五大类,见表8。

叶蜡石矿石自然类型自然

类 型矿 物成 分化 学成 分,%

主要矿物次要矿物 微量矿物AlO FeO SiO TiO 烧失量

叶蜡石叶蜡石

90-95% 石英、玉髓

高岭石5-10%褐铁矿、黄铁矿、板钛铁矿、夕线石、水铝石28.12 0.42 64.84 0.42 5.74

水铝石

叶蜡石叶蜡石60~90%水铝石5~40% 石英、玉髓

5%±褐铁矿、金红石、蓝晶石、石英、氧化铁35.51 0.45 52.99 0.43 7.11

高岭石

叶蜡石高岭石

70%±

叶蜡石20%±水云母、石英

5~10% 氧化铁、褐铁矿33.82 0.29 56.69 0.14 7.20

凝灰质

叶蜡石叶蜡石

70~80% 玉髓、石英、脱玻化火山灰

20~25% 氧化铁、水铝玉、蓝晶石、褐铁矿、次生碳酸盐23.95 0.84 70.28 0.31 4.80

含铁

叶蜡石 叶蜡石

80~90% 黄铁矿、褐铁矿、氧化铁5~10% 25.79 2.88 5.09

矿物特征

:叶蜡石是粘土矿物的一种,属结晶结构为2∶1型的层状含水铝硅酸盐矿物。其化学结构式为Al[SiO](OH),理论化学组成为AlO28.3%,SiO66.7%,HO5.0%,分子式为AlO4SiO.HO。

叶蜡石是低温热液蚀变形成的粘土矿物,属单斜晶系,晶体结构高度无序。

叶蜡石质地细腻,硬度低(1-2°),密度2.65-2.90g/cm3,耐火度>1700°C,绝缘、绝热性好,化学性能稳定,只有在高温下才能被硫酸分解。

叶蜡石矿石常呈淡黄、乳灰白、灰绿等颜色,若含铁的氧化物或汞,则呈现褐红或血红色。蜡状光泽、有滑感,常为致密块状、叶片状,变种具放射状。

自然界纯叶蜡石矿物集合体产出很少见,一般都由类似的矿物呈集合体产出。矿石以块状为主,也有土状和纤维状的。主要伴生矿物为石英、高岭石、水铝石、绢云母、黄铁矿等

工艺特性:

叶蜡石具有质地细、柔软脂润的优点,有良好的机械加工性能,粉末色白,吸油率高,遮盖率好等特点。

应用领域

主要用途:

叶蜡石的用途与其具有的特性紧密相关,主要用作耐火材料、陶瓷材料以及雕刻原料;其次还用于橡胶制品、化妆用品、农药等的填料和载体。叶蜡石的新用途是作涂料,也是制作壁板的良好原材料,还可用来制白水泥。

颜色花纹美观、呈蜡状或珍珠光泽的半透明的叶蜡石,是雕刻工艺的名贵原料,如寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。

吸附剂领域

由于叶蜡石价格低廉,且具有吸附土的结构特性,国外已将其作为吸附剂而广泛使用。叶蜡石层状结构相邻两晶层之间仅以范德华力连接,结构易于沿层破坏,阴、阳离子可以进入层间,因此叶蜡石具有天然的吸附活性。[1]

制工艺品:

做工艺品在中国有悠久的历史,享誉世界。著名的有寿山石、鱼脑冻、灯光冻、芙蓉冻、鸡血石、青田石等。工艺品有香炉、烟具、佛珠、印章、石俑、花瓶、装饰石材等色泽艳丽,光彩夺目,无裂隙,强度大,硬度适中,透明度好,少杂质。

制陶瓷

:生产陶瓷、面砖、电瓷、卫生瓷,作耐熔的惰性坯料,耐熔坯体填料,辅助材料AlO>14~27%

SiO为65~75%

FeO<0.5%

KO+NaO<0.6~1.2%

泥浆流动性好,渗透性好,坯体干燥收缩小,不变形,烧成裂隙小,烧成白度90~96%

制耐火材料

:早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底,称作耐火石或炉石。可以作为制耐火砖原料,耐火砖用于转炉炼钢盛钢桶衬砖。叶蜡石也可以与粘土制成耐火泥浆、耐火涂料、耐火混凝土骨料。

制造坩埚,铸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;烧失量<5~7%

耐火度1650~1690°C

用作盛钢桶衬砖要求:含石英少;FeO<1%,耐火度1670°C;

坩埚用叶蜡石要求:耐火度>1690°C;AlO≥25%;FeO≤0.5%

制玻璃:

为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料

与石英熔炼拉成玻璃纤维可制玻璃钢,或制成耐酸、碱及高温的玻璃布,是一种新型贴墙材料AlO>25%

SiO<70%;FeO<0.4%;KO<1%,不含着色金属和杂质,蜡石颜色要浅,白水泥与石灰石混合、磨细、烧成,生产白水泥AlO<20% FeO<0.5%

造纸:

用作填料,增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。具片状结构的叶腊石在生产铜版纸中用作涂料做纸张填料粒度要求-0.074mm,白度90%;做纸张涂料要求-2μm>90%,白度>90%

制塑料

:在偶联剂作用下,表面亲有机物性能增强,用于塑料的填料的强度和刚度-0.15mm>98%,白度70~80%,水分<0.5%,含叶蜡石80~85%。

制橡胶

:用作掺合剂,使橡胶表面光滑,增加耐磨性和强度。用于电缆能防止沥青粘连-0.044mm>98%,FeO<1~1.5%,烧失量<80%,水分<0.5%,含叶蜡石80~85%。

其他

:白棉布、防火布的填料及增白剂,糖果、医药用填料及润滑剂,化妆品配料,搪瓷釉原料,焊条掺合料色铅笔芯填加,增加书写时滑度 纺织布用白度>85%,-0.044mm>98%,食品药用-10μm>99%,含砷<0.0014%。

质量标准

元素影响

:有用元素及主要伴生元素对原料的影响

叶蜡石是含水铝硅酸盐,主要由石英、高岭土、绢云母组成,也有以高岭土或绢云母为主的叶蜡石。叶蜡石常有石英、绢云母等机械混入物,并含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾等杂物,对叶蜡石的工业技术要求因用途而异,主要要求耐火度在1630°C以上,有用元素铝越高越好,通常要求AlO≥15%。(边界品位≥13%),伴生元素钾、钠能降低耐火材料熔点,从而影响其耐火度,因而越低越好,一般要求K2O+Na2O≤0.8~2.0%。

陶瓷工业用的叶蜡石要求AlO≥18~20%,KO+NaO≤0.5~0.7%,FeO≤0.8~1.0%。

作填料用的叶蜡石要求白度>70~80%,水分<0.5%,染色矿物铁、锰含量要尽可能低,化学物理性能稳定的叶蜡石含量大于80~85%。

作糖果填料用的叶蜡石要求对人体有害的砷<0.0014%。

橡胶工业用的叶蜡石要求FeO<1~1.5%,烧失量<8%,水分<0.5%,叶蜡石含量大于80~85%。

产品质量:

中国目前尚未有叶蜡石的统一产品标准,主要矿山生产的耐火材料、陶瓷原料及出口产品的规格为表11、表12、表13所示。

表11 耐火材料用叶蜡石产品规格

产地 品级 化学 成分

AlO FeO CaO MgO SiO KO+NaO 灼减 耐火度,°C

福建福州峨眉叶蜡石矿1

2

3 ≥24

20~24

16~20 ≤2

≤2

≤2<1

<1

≤1<1

<1

<1<8

<5

<4 ≥1670

1650

1630≥

浙江青田山口叶蜡石矿0 18±3<0.5 77±3<0.5<4 1690

浙江上虞梁岙叶蜡石矿18±3<0.5 77±3 0.5>1650

陶瓷原料用叶蜡石规格

产地 品级 化学 组成, % 白度 细度

AlOSiO FeOKO+NaO

浙江芳村叶蜡石矿高 铝≥21 ≤74<0.5<0.6>90 叶蜡石粉40~60目

中铝 ≥16 ≤80 ≤0.5<1.2>90 同上

低 铝≥10 ≤0.5<1.2

浙江上虞梁岙叶蜡石矿1>27<65 0.5 0.6

2 23~27<75 0.5 0.6

浙江青田山石口叶蜡石矿≥18 ≤1 ≤0.5

温州出口叶蜡石规格

品级 化学 成分, % 包装 用途

SiO AlO FeO K2O+NaO

一级 68 ≥25 ≤0.5 ≤0.5 散装 陶瓷、玻璃耐火材料、填料

二级 71~77 ≥21 ≤0.5 ≤0.5 散装 陶瓷、玻璃、耐火材料

三级 ≥75 17-20 ≤0<0.5 散装 玻璃、耐火材料

利用现状

存在问题:

开发利用现状、存在问题及解决对策。

中国叶蜡石矿资源丰富,开发利用方面主要产品为陶瓷级、耐火材料级、玻璃级、雕刻级,规模与国外比偏小,产品档次不高,深加工产品所占份额极少,因而经济效益欠佳。

解决对策

:解决以上问题的关键在于加强叶蜡石深加工产品的研究和开发,如开发磨细改性的填料级产品、造纸级微粉、药用及农药用产品等。

工艺技术

技术介绍

:一般用磁选法;当含铁矿物为重金属时,也可用重选法;铁以硫化物或氧化物形式存在时,可用浮选法。浮选法还用于从叶蜡石矿石中分离出石英等杂质。

叶蜡石通常加工制成工艺品和磨粉及对叶蜡石粉漂白等。

叶蜡石的选矿加工流程,就根据产品的要求而确定,如用于生产耐火材料、制耐火砖的叶蜡石,白度要求不高,产品粒度也不要求很细,制砖用叶蜡石粒度为3mm左右,通常为干法生产。中国用于耐火材料,制砖叶蜡石加工的原则流程如图1所示。

用于陶瓷、造纸、农药载体等的叶蜡石,细度往往要求在200目以下,白度85%以上,这时流程中除粗、中、细碎外,还要用悬辊粉碎机进行粉碎,要选矿,甚至还要漂白才能达到要求,这时多用湿法作业。中国常用原则流程如图2所示。

用叶蜡石生产面砖时,叶蜡石的用量约50-60%,其余为粘土、石灰石及陶石,原则工艺流程如图3所示。

叶蜡石生产耐火砖的原则流程如图4所示。

叶蜡石生产白水泥的主要工序如图5所示。

开发生产实例

:中国的叶蜡石矿山处福建和浙江两省,主要的矿山及加工厂有福建的福州叶蜡石矿,福建寿山叶蜡石矿、福建闽清县白中叶蜡石矿等。

⑴福州峨嵋叶蜡石矿。

该矿为中国目前储量最大的叶蜡石矿,宜作耐火材料用。选矿流程为选除铁,年产工业叶蜡石20000t,雕刻用叶蜡石200t。

产品规格为:陶瓷级叶蜡石:含AlO>22%,FeO<0.5%;耐火材料级:含AlO<22%,FeO 0.5%;雕刻级:不含砂粒,无裂隙,色泽鲜艳,质地均匀。产品除内销外,还出口日本。

⑵浙江青田叶蜡石矿。

该矿是目前国内产量最大的叶蜡石矿,年产30000吨,产品为高铝叶蜡石,产品规格参见表11、表12。产品除供国内生产面砖、玻璃、坩埚、耐火材料外,还出口日本、德国。

发展趋势

叶蜡石矿开发利用的发展趋势是企业上规模,产品上档次,牡丹江市东宁县耐火材料公司,拟建年产叶蜡石矿石10万吨、叶蜡石粉1万吨,耐火砖1万吨的生产厂。日本叶蜡石开采量和产量均较大,产品一半左右用于耐火材料。如日本胜光山工业公司拥有一座年产20000吨产品的选矿厂,生产造纸涂料、药品、农业、玻陶、耐火材料用叶蜡石。

产品主要特性及用途:叶腊石线膨胀系数小,在未烧结前在一定的温度范围内(1050-1150℃)会产生线膨胀,这种线膨胀可抵消胚体在烧成过程中其他物料所造成的收缩,从而抗大了烧成范围,保证产品尺寸规格的一致。叶腊石具有良好的热稳定性和很少的湿膨胀,为此,可以用于制造尺寸准确、热稳定性好的产品。

性质及工艺趋向

叶腊石为晶体结构,属层状硅酸盐矿物,其晶体结构是每一结构单位层由上下二层(Si-O)四面体层中间夹一层(Al-O,OH)八面体层组成。结构式为Al[SiO](OH),实验式为AlO·4HO,理论化学成分为AlO28.3%,SiO66.7%,HO 5.0%,自然界很少见到纯叶腊石,往往有各种杂质伴生。叶腊石晶体主要为单斜晶系,通常为片状,放射状集合体,带珍珠状晕彩或为隐晶质鳞片状致密块体,一般为白色,微带浅黄色或淡绿色、条痕白色,从玻璃光泽、珍珠光泽、蜡状光泽到无光泽、性柔,具滑腻感,容重2.75~2.80g/cm3,莫氏硬度1.5~2.0。在600~700℃有一个平衡的吸热反应谷,到1000℃还没有出现放热反应峰,这是由于叶腊石脱水反后结构未被破坏,不发生新的结晶作用和结合的原因。

一般工业上所用的矿石含叶腊石50%以上,其矿石类型 有石英-叶腊石,高岭土-叶腊石,水铝石-叶腊石,绢云母-叶腊石及比较纯的叶腊石等。各种叶腊石的粉末均呈白色,一般白度在80%以上,最高可达93%。随着粉末细度提高,白度值增大,煅烧后的腊石白度提高,最高可达96%。一般叶腊石质地柔软,细腻,硬度不大,具有良好的机械加工性能,也容易被破磁针和磨细,含石英多的腊石,硬度增大。纯叶腊石耐火高为1710℃。天然叶腊石随Al2O3含量增高,即水铝石、刚玉、红柱石等含量增加,耐火度增高。随灼减增大,耐火度提高。随Fe2O3、K2O、Na2O含量增高,耐火度降低。叶腊石的介电性能并不很好,因此不能广泛用于做电的绝缘体。煅烧后的叶腊石约缘性能提高。在高频率下,腊石的电介损失率不大,导电导热性低。叶腊石具有良好的化学惰性,与强酸强碱都不作用,这可能与表面形成防护膜有关,因为后者能阻止试剂渗透到晶体深处,因此反应进行的很慢。

一般叶腊石致密光滑,具有油腻感,粉末具有润滑性,其吸润率高,遮盖性能好。将叶腊石置于高温窑炉内煅烧,在不同温度下显气孔率、吸水率、体积密度、真比重、比表面积等均有显著变化。


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