硅质矿物原料教学课件

耐火矿物原料耐火矿物原料耐火矿物原料概述耐火矿物原料概述 耐火材料耐火材料耐火材料耐火材料是指耐火度不低于是指耐火度不低于15801580的无机非金属的无机非金属材料。其功能是抵抗高温及由高温产生或衍生的磨蚀、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、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。化工等领域。耐火材料在早期大多以粘土、硅石、三石、菱镁矿、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，大量白云石等为原料制成。目前，大量人工合成原料人工合成原料人工合成原料人工合成原料成为成为成为成为应应用的主体。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。料。耐火矿物原料概述耐火矿物原料概述 它们主要包括：它们主要包括：硅质矿物原料硅质矿物原料硅质矿物原料硅质矿物原料 刚玉质矿物原料刚玉质矿物原料刚玉质矿物原料刚玉质矿物原料 硅酸铝质矿物原料硅酸铝质矿物原料硅酸铝质矿物原料硅酸铝质矿物原料 镁质矿物原料镁质矿物原料镁质矿物原料镁质矿物原料 白云石质矿物原料白云石质矿物原料白云石质矿物原料白云石质矿物原料 其他耐火矿物原料其他耐火矿物原料其他耐火矿物原料其他耐火矿物原料硅质矿物原料硅质矿物原料一、硅质耐火材料一、硅质耐火材料 1、定义、定义：是指氧化硅含量为93-98%的耐火制品。2、种类、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、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：、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(1640-1680C)。鳞石英(1670C)、方石英(1713C)3）炉衬有良好的气密性。在使用过程中，加热到1450C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 573C 163C 180-270C 急冷 -石英 -鳞石英 -方石英 石英玻璃 117C -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）：石英（低温石英）：SiO2 晶体结构：三方晶系，对称型三方晶系，对称型 32 32 结构中结构中SiOSiO4 4 四面体以角顶相连，四面体以角顶相连，c c轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。鉴定特征：鉴定特征：常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹，为常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹，为10 010 0 和和 10 110 1 之聚形纹。集合体呈粒状、之聚形纹。集合体呈粒状、致密块状或晶簇状。致密块状或晶簇状。通通常常为为无无色色、乳乳白白色色、灰灰白白色色，因因含含杂杂质质色色心心或或细细分分散散包包裹裹体体而而呈呈各各种种颜颜色色；玻玻璃璃光光泽泽，贝贝壳壳状状断断口口油油脂脂光光泽泽；透透明明半半透透明明。无无解解理理；H7H7。G 2.65G 2.65。具压电性。具压电性。异种异种：1 1）显晶质异种：）显晶质异种：水晶簇水晶簇 ：纯净者无色透明。：纯净者无色透明。紫紫水水晶晶：微微量量FeFe3+3+SiSi4+4+产产生生色色心心而而致致紫紫色色。加热退色。加热退色。烟烟水水晶晶 ：AlAl3+3+H H+或或NaNa+SiSi4+4+，在在x x射射线线或或 射射线线作作用用下下，AlOAlO键键电电子子对对中中的的一一个个电电子子离离位位产产生生空空穴穴色色心心而而成成烟烟黄黄暗暗褐褐色色、黑黑色色。加加热热至至225225开始缓慢褪色，至开始缓慢褪色，至400400烟色渐消失。烟色渐消失。注：注：色透明者称墨晶；茶褐色者称茶晶。色透明者称墨晶；茶褐色者称茶晶。黄水晶：黄水晶：黄色透明者，可能为黄色透明者，可能为FeFe2+2+所致。所致。蓝蓝石石英英：蓝蓝色色。含含TiTi较较高高，次次有有AlAl、MnMn。加加热至热至300300400400，褪色或变为紫色。，褪色或变为紫色。蔷蔷薇薇石石英英 （芙芙蓉蓉石石）：蔷蔷薇薇红红色色或或粉粉红红色色，可可能能由由TiTi、MnMn造造成成。通通常常呈呈致致密密块块状状。加加热热至至575575褪色；日光下长期暴晒颜色变浅。褪色；日光下长期暴晒颜色变浅。2）隐晶质异种隐晶质异种：玉玉髓髓（石石髓髓）：呈呈钟钟乳乳状状、肾肾状状、葡葡萄萄状状、皮皮壳壳状状等等外外貌貌，具具蜡蜡状状光光泽泽半半透透明明的的纤纤维维状状异异种种，常常呈呈乳乳白白、黄黄、褐褐、深深蓝蓝等等色色，尚尚有有红红褐褐色色(光光玉玉髓髓)、苹苹果果绿绿（绿绿玉玉髓髓）、绿绿色色中中夹夹有有红红色碧玉小斑点色碧玉小斑点(血玉髓，血滴石，鸡血石血玉髓，血滴石，鸡血石)。玛瑙玛瑙玛瑙玛瑙：不同颜色的玉髓条带或不同颜色的玉髓条带或 同心环状相间分布。同心环状相间分布。有缠丝玛瑙、有缠丝玛瑙、苔纹玛瑙、缟玛瑙、苔纹玛瑙、缟玛瑙、截子玛瑙等。截子玛瑙等。碧碧玉玉：含含氧氧化化铁铁 (可可20%)20%)的的致致密密块块状状石石英英。可可呈呈暗暗红红、紫紫红红、褐褐色色黄黄色色、蓝蓝色色、青青绿色等。绿色等。燧石燧石：暗色：暗色(浅灰褐黑等色浅灰褐黑等色)无光泽，呈无光泽，呈结核状、瘤状、透镜状、条带状、似层状的坚结核状、瘤状、透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。韧极致密的隐晶质石英。-石英（高温石英）：石英（高温石英）：石英（高温石英）：石英（高温石英）：SiOSiO2 2 六方晶系，对称型六方晶系，对称型 622622 鉴定特征：鉴定特征：呈特征的六方双锥晶形呈特征的六方双锥晶形(六方柱发育差六方柱发育差)。颗。颗粒较小，晶体几乎总呈浑圆状，表面粗糙。灰白粒较小，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。色，乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽。蛋白石（欧泊）：SiO2nH2O 非晶质，但扫描电子显微镜研究发现其内部存非晶质，但扫描电子显微镜研究发现其内部存在在SiOSiO2 2小球体堆积。小球体堆积。鉴定特征：鉴定特征：鉴定特征：鉴定特征：无定形，通常呈肉冻状致密块体或无定形，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；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。易脱水龟裂而呈白色。用途：用途：用途：用途：色泽美丽的致密块状贵蛋白石或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。火蛋白石可作名贵的宝石及工艺品材料。硅藻土硅藻土硅藻土硅藻土质轻多孔，是优良的隔音、质轻多孔，是优良的隔音、隔热材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷隔热材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷 原料、炸药原料；可用于制作过滤剂，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。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）二、硅砂和硅石（包括粉石英）1、性质、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、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工业领域类型类型用途用途玻璃及玻璃玻璃及玻璃制品工业制品工业建筑玻璃建筑玻璃各类平板玻璃、玻璃砖、空心玻璃、泡沫各类平板玻璃、玻璃砖、空心玻璃、泡沫玻璃等玻璃等日用玻璃日用玻璃各类包装瓶罐、玻璃器皿各类包装瓶罐、玻璃器皿技术玻璃技术玻璃光学玻璃、玻璃仪器、玻璃纤维、导电玻光学玻璃、玻璃仪器、玻璃纤维、导电玻璃、玻璃布、光缆、防射线玻璃璃、玻璃布、光缆、防射线玻璃机械工业机械工业铸造铸造造型用砂造型用砂冶金工业冶金工业辅料辅料冶炼添加剂、各种铁铁合金冶炼添加剂、各种铁铁合金耐火材料工耐火材料工业业窑炉用炉衬材料窑炉用炉衬材料硅砖、硅质耐火材料硅砖、硅质耐火材料水泥工业水泥工业水泥标准砂、水泥制水泥标准砂、水泥制品品标准砂、水泥填料、混凝土制品标准砂、水泥填料、混凝土制品化学工业化学工业硅酸钠、无水硅酸硅酸钠、无水硅酸制水玻璃、硅胶、干燥剂制水玻璃、硅胶、干燥剂4、硅砂和硅石类型、硅砂和硅石类型硅砂：硅砂：1）根据产区不同，习惯上将天然砂分作内陆砂内陆砂和海滨砂；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：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 类型类型类型类型成因成因成因成因特征特征特征特征用途用途用途用途脉石英脉石英由由地地下下岩岩浆浆分分泌泌出出来来的的氧氧化化硅硅热热液液充充填填在在岩岩石石裂裂缝缝中中形形成成外外观观呈呈乳乳白白色色、白白色色、致致密密坚坚硬硬，结结 晶晶 粗粗 大大，2mm2mm以以 上上，SiOSiO2 299%99%石石英英玻玻璃璃、优优质质日日用陶瓷原料用陶瓷原料石英岩石英岩由由石石英英砂砂岩岩或或硅硅质质岩岩经经区区域域变质而形成变质而形成纯纯粹粹石石英英呈呈浅浅白白色色含含含含铁铁呈呈红红色色，具具花花岗岗变变晶晶结结构构，等等粒粒状状强强度度大大SiOSiO2 2含量含量 85-98%85-98%或更高或更高耐耐火火材材料料硅硅砖砖、玻玻璃璃原原料料、冶冶金金溶溶剂剂、建筑用基石建筑用基石石英砂石英砂岩岩是是一一种种机机械械次次积积类类型型。岩岩石石由由碎碎屑屑和和胶胶结结物物组组成成，胶胶结结物物主主要要为为硅硅质质，玉玉髓髓、蛋蛋白白石等石等岩岩石石断断面面粗粗糙糙，肉肉眼眼能能看看到到石石英英颗颗粒粒，致致密密度度差差，强强度度低低，SiOSiO2 2含含量量 一一般般在在90%90%以以上上。纯纯石石英英砂砂岩岩为为白白色色、灰灰白白色色，但但杂杂质质而而呈呈其它颜色其它颜色制制造造一一般般硅硅砖砖、玻玻璃原料璃原料燧石岩燧石岩又又名名玻玻璃璃石石英英，是是硅硅质质岩岩的的一一种种主主要要石石英英、玉玉髓髓、蛋蛋白白石组成石组成颗颗粒粒细细小小、多多呈呈棱棱角角状状、硬硬度度较较大大一般制砖一般制砖石英砂石英砂由由石石英英岩岩、石石英英砂砂、脉脉石石英英及及含含硅硅高高的的岩岩石石风风化化后后的的碎碎屑屑经经自自然然搬搬运运，在在滨滨海海、河河流沉积而成流沉积而成石石英英颗颗粒粒表表面面光光滑滑，颗颗粒粒大大小小均均匀匀，粒粒度度在在0.5-0.15mm0.5-0.15mm之之间间，质质地地纯纯呈呈白白色色，含含铁铁呈呈黄黄色色、浅浅灰灰色或褐色，成分波动大色或褐色，成分波动大玻玻璃璃原原料料、建建筑筑材材料、硅质捣打料料、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（1450C煅烧1小时）（1）快速转变 真比重2.505、结晶硅石（结晶石英岩）与胶结硅石、结晶硅石（结晶石英岩）与胶结硅石 结结晶晶硅硅石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：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：分布：山西五台山等 化学组成：化学组成：以SiO2为主，杂质成分为Al2O3、Na2O、K2O、CaO、Fe2O3 1）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、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）本本 节节 结结 束束请同学们课下认真复习问答题问答题一、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？-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）：SiO2nH2O返回谢谢！