铝矾土煅烧回转窑

我国有非常丰富的高铝矾土资源，建国以来，国家在高铝矾土熟料应用和生产方面取得了丰富的经验和教训，使我国耐火材料行业有了巨大的发展。但是，目前高铝矾土熟料的生产仍以煅烧天然块料为主，品种单一，质量波动大，资源利用差，能耗高，污染严重。高铝矾土是不可再生的宝贵资源，近年来，过度开采导致资源保有储量快速下降。

目前，我国有65%的耐火材料属于Al2O3-SiO2系产品，其中的65%左右以高铝矾土为原料。近年来，随着氧化铝生产的快速发展，我国铝土矿资源日益匮乏，尤其高铝富矿供给矛盾突出。另外，我国煅烧的高铝矾土熟料存在混级、杂质分布不匀、化学组成和矿物组成不稳定、烧结不良等问题，致使我国矾土熟料的Al2O3含量的波动高达5%~10%，而国外的许多厂家的波动量仅在1%，客观上促成了高铝矾土储量仅为1.5亿吨的南美圭亚那却在国际市场上长期处于垄断地位，相同牌号熟料的售价比我国高30%以上。因此，重视耐火材料原料的研究，利用均化、提纯等技术，研究发展优质的合成原料成为一个必要的方向。

钟香崇院士曾提出：根据我国耐火原料资源丰富的优势，加快发展有自己特色的矾土基优质合成耐火原料，其中着重发展矾土基均质料，把我国资源优势转化为技术优势和经济优势，可大大提高耐火原料质量的稳定性和可靠性。

1、矾土均质料的结构与性能

结合目前的形势和发展趋势，郑州大学高温材料研究所加快了优质合成原料的研究和自主创新，包括：(1)矾土基均质料;(2)改性料;(3)转型料。铝矾土煅烧回转窑

郑州大学将按Al2O3含量分级的矾土矿石经过破碎、细磨并调节好成分后加水混炼均匀，挤压成球或成块，然后高温煅烧，制成成分均匀、结构均匀、性能稳定的均质合成熟料。其化学成分如表1 所示，可以看出知它们的密度和纯度都达到了国际先进水平。

表1 矾土基均质料的化学成分(wt.%)

表2给出了矾土基均质料的相组成和物理性能，特别需指出的是，HBG60和HBG70的荷重软化温度在1500~1600℃间，高于HBG90的1445℃。

HBG90的骨架结构是由发育良好的刚玉晶体组成，具有良好的抗侵蚀性和抗冲刷性;HBG70是由发育良好莫来石组成的连锁交叉网络结构，具有良好的高温力学性能和抗热震性。如图1所示：

表2 矾土基均质料的相组成和物理性能

图1均质料的显微结构

美国CE公司主要利用Georgia州当地和附近的高铝矾土，采用湿法生产高铝矾土均质料即湿法挤压成形→烘干→回转窑煅烧→均质料，制成Al2O3含量约为47%、60%和70%的Mulcoa牌号产品;而美国CE公司生产Al2O3含量为90%的均质料(产品牌号α-star)是利用中国高铝矾土，经湿法挤压成形→烘干→倒焰窑煅烧→均质料的工艺制备。其性能指标如下表3。

表3国外均质料的化学组成与性能

2、均质料的加工工艺

目前国内外的干法和湿法生产均质料的工艺流程：

干法均化工艺简单，操作灵活，中间过程加水量少，后续含水率低，成本相对较低，但其分段均化导致均化不够彻底，机械铁不能有效去除;

湿法均化工艺流程长，后续含水率高，成本相对较高，但均化效果好，可有效去除机械铁等杂质，浆体粒度细，有利于后续的烧成。早期有少部分企业采用干法均化，鉴于我国的矾土生料现状，较适合的工艺还是应采用湿法均化。

目前的矾土基均质料的生产企业中，有条件的企业优先采用真空挤泥成型，另有部分企业采用压砖成型，采用压球成型的企业极其有限。考虑到生产效率、能耗和安全目前我国均质料生产企业一般用隧道窑烧成。

3、均质料及Al2O3-SiO2系耐火材料的研究现状

魏同等认为采用科学的工艺和先进的装备，充分利用大量的中低品位高铝矾土、混级矿和碎矿，制备具有优异性能的Al2O3含量为50%~90%系列的矾土基均质料，重点发展Al2O3含量为45%~75%的莫来石均质料,认为具有重要的现实意义和广阔的应用市场。

叶方保等采用Ⅰ、Ⅱ等高铝矾土、碎矿和煤矸石为原料，必要时加入少最活性Al2O3，控制好配料的化学组成(Al2O3含量、Al2O3/SiO2比和杂质含量)，采用均化工艺制备、于1700℃烧成，可得到显气孔率<25%、体积密度≥2.75g/cm3的烧结良好的莫来石质熟料。

张翼等采用湿法塑性制陶工艺制备出体积密度高，结构均匀稳定的优质矾土均化料，达到国内领先水平，而且烧成温度比同等Al2O3含量的原矿煅烧料低150-200℃。

安建成等分别以矾土基均质料、天然矾土熟料为主要原料，制备了水泥窑用高强防爆浇注料，对比了两种浇注料的常温性能、高温抗折强度和抗热震性。铝矾土煅烧回转窑

结果表明：(1)以中低品位矾土基均质料与以高品位矾土熟料为主要原料制备的高强防爆浇注料均表现出优越的常规性能，甚至在显气孔率、体积密度和常温强度方面前者表现更优。

(2)以矾土基均质料为主要原料制备的高强防爆浇注料的高温抗折强度和抗热震性较以高品位矾土熟料为主要原料制备的高强防爆浇注料明显提高，这与矾土基均质料矿相均匀、化学成分稳定，主晶相为莫来石相密切相关。王新权等以特级高铝矾土熟料、棕刚玉、高铝刚玉、莫来石、硅线石、红柱石和黏土等为原料研制生产的低蠕变高铝砖，在1500℃、0.2MPa压力下，50h蠕变量为0.56%。

吕建江采用优质矾土、硅线石等原料生产出的低蠕变硅线石制品。其中硅线石的加入量为15%、泥料水分为2.8～3.0%，烧成温度为1450℃。得到的产品荷重软化温度达到1620℃以上。