哪些天然矿物能够用于生产耐火材料

耐火材料是耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50%～60%。

耐火材料属资源型产业，原料是产品的基础，天然矿物原料是耐火原料的主体。我国耐火原料资源丰富、品种繁多，如硅石、高铝矾土、耐火粘土、菱镁矿、白云石、叶腊石、石墨、三石、锆英石、铬铁矿、橄榄石、高岭土、煤矸石、球黏土、膨润土等。其中，高铝矾土、菱镁矿和石墨，其储量、品位和质量皆居世界前列，在国内外堪称三大宝贵资源。

1、硅石

硅石是耐火材料工作者对可用于耐火材料的硅质原料的一个专有名词，是生产硅质耐火材料最主要的原料，可不经煅烧直接利用。如胶结硅石、结晶硅石和脉石英等，胶结硅石有代表性的有山西五台山硅石等；结晶硅石有代表性的有河南铁门和辽宁石门硅石等；脉石英有代表性的有吉林江密峰和江苏东海脉石英等。

2、高铝矾土

高铝矾土一般是要经过将其块矿煅烧成高铝矾土熟料应用的一类高铝质耐火原料。矿石按矿物组成分为一水硬铝石-高岭石型（DK型矾土），一水硬铝石-叶蜡石型（DP型矾土）和一水软铝石-高岭石型（BK型矾土）。我国高铝矾土主要为一水硬铝石-高岭石型。我国高铝矾土已探明基础储量7.16亿t，资源储量25亿t，居世界首位，且集中分布在河北古冶、山东淄博、山西的阳泉和孝义，河南的沁阳、巩义和渑池一带，湖南辰溪、贵州贵阳、广西苹果以及四川广元和二滩等地。

3、耐火黏土

一般把耐火度达到1580℃以上的黏土称为耐火黏土，我国有丰富的耐火黏土资源，按其可塑性分为硬质黏土、半软质黏土和软质黏土以及高岭土。凡是有高铝矾土埋藏的矿山都有耐火黏土埋藏，矿点分布较广，如山东（焦宝石）、山西、河北、贵州、四川以及广西（白泥），江苏（苏州高岭土）、辽宁（紫木节、树皮粘）、吉林（水曲柳）、河南焦作等地。

4、菱镁矿

菱镁矿是重要的碱性耐火原料，其中的氧化镁具备很强的耐火性、黏结性等良好的物理性质，故菱镁矿主要作为生产耐火材料的原料，可将硬烧菱镁矿破碎成细砂或磨成细粉，制成冶金砂或冶金分，用量焊接冶金炉炉底、炉膛、炉衬，还可制成镁砖、铬镁砖、铝镁砖等，其耐火度在2000℃以上，为高级耐火材料。菱镁矿产地主要集中在辽宁大石桥—海城—岫岩一带，还有山东掖县、甘肃别盖、河北邢台和四川甘洛等地。

5、白云石

白云石为菱镁矿（MgCO3）和方解石（CaCO3）组成为1:1的复盐，是仅次于菱镁矿的第二大碱性耐火原料，主要用来制备白云石质耐火材料。白云石矿首先经煅烧（或者电熔）得到镁钙原料（如白云石砂/镁白云石砂、镁钙砂、镁钙铁砂），然后制备成各种白云石系耐火材料。

6、叶腊石

叶腊石在加热过程脱水缓慢，脱水后结构未被破坏，体积稳定，不用煅烧，可用生料直接生产耐火材料，既可制砖，又可做不定形耐火材料的骨料和粉料，也可以将致密的块状蜡石锯成要求的形状，作为天然耐火石使用。

7、石墨

石墨具有极高的耐火性能，在真空中熔点达3850℃，有滑腻感，耐强酸、强碱及有机溶剂侵蚀。石墨砖、镁碳砖、铝碳砖、Al2O3-SiC-C浇注料、捣打料等含石墨的耐火材料，广泛应用于炼钢、炼铁等重要的使用部位。

8、三石

“三石”即蓝晶石、红柱石和硅线石。“三石”是一组同质异象无水铝硅酸盐类矿物，是一种不经煅烧可以直接使用具有节能和功能性的高铝质耐火原料，三种矿都要通过选矿得到的精矿才能用于耐火材料。目前发现的大型矿床有：蓝晶石矿河南南阳、江苏沐阳、新疆挈布拉盖等；红柱石矿有新疆库尔勒、拜城、辽宁风城，河南西峡等；硅线石矿有黑龙江鸡西、林口，河南西峡、内乡，福建莆田，内蒙古土贵乌拉等处。

9、锆英石

锆英石是锆的硅酸盐，是优质耐火原料，具有较低的热膨胀性，较高的导热性，较强的化学稳定性。由于锆英砂基本没有灼减，因此选出的精矿可直接使用。锆英石也是熔铸锆刚玉、锆莫来石制品的主要原料。还可以配制喷补料、浇注料、捣打料、可朔料等不定形耐火材料。我国锆英石资源较为短缺，需要从澳大利亚等国进口。目前，国内主要产地有山东、广东和海南省等地。

10、铬铁矿

铬铁矿是生产镁铬砖和合成镁铬尖晶石和镁铬铝尖晶石的原料，也是铬质引流砂的主要原料。我国铬铁矿资源也较为短缺，还需要从南非和菲律宾进口。目前，国内主要产地有西藏、新疆和陕西（渭南）等地。

11、橄榄石

以橄榄石（Mg•Fe）2SiO4为主要矿物的无水硅酸镁岩石称橄榄岩。作为耐火原料不用煅烧，可用生料直接使用，既可制砖，也可做不定形耐火材料的骨料和粉料，大块的橄榄岩还可以加工成天然耐火石，砌筑炉窑。要注意，作为耐火原料，一般FeO含量不能超过10%。

12、高岭土

高岭土具有很高的耐火度，故常用来生产耐火材料。利用高岭土生产的耐火材料分为熟料黏土制品和半酸性黏土制品两种。一些带色的高岭土虽然不能作为陶瓷和造纸工业原料，却是制造耐火材料的良好原料，对高岭土矿的综合利用具有重要意义。

13、煤矸石

煤矿的伴生矿物煤矸石的主要矿物组成是高岭土、石英、蒙脱石、长石、石灰石等，其主要化学成分是SiO2和Al2O3，其次是MgO、CaO、Fe2O3以及P、S的化合物。利用煤矸石能够生产半硅质、黏土质、高铝质（莫来石质）、刚玉质及碳化硅质的耐火制品和不定形耐火材料。

14、球黏土

球黏土：主要由结晶度低的高岭石、一般粒径在0.5μm以下少量蒙脱石、伊利石、石英等组成，属于高可塑性黏土。近年来在吉林、广西等地发现有球黏土，并在耐火材料生产中得到应用。

15、膨润土

以蒙脱石为主的黏土，一般具有强烈的吸水性，能吸收相当本身8倍的水，吸收后体积膨胀10~30倍，其中含钠的称钠基膨润土，具有良好的黏结性和耐高温性，在耐火材料生产中使用性能良好。

参考资料：

[1]孙庚辰,王守业,邢守渭.中国耐火原料的发展历程.2017年全国耐火原料学术交流会暨展览会论文集[C].

[2]徐平坤.利用天然耐火矿物原料生产耐火材料探讨[J].再生资源与循环经济,2018,11(01):40-44.