孝义铝土矿煅烧及碎料的均化烧结利用
关于铝土矿回转窑结球、结圈问题的答疑
我厂新投产铝土矿回转窑煅烧生产线一条，投产以来，频频发生回转窑结球、结圈事故，请问如何解决铝土矿回转窑结球、结圈问题？结圈是原料、工艺、装备、管理等不到位导致的必然结果。
众所周知，回转窑结球、结圈问题是回转窑生产过程不可避免的问题，但是频频发生结球、结圈，就需要从原料、工艺、装备、管理四个方面来详细分析，找到问题的根源所在，然后下力气、下成本改造、整改，避免类似问题继续发生。
所谓结球、结圈是因为煅烧料出现了液相，而且随着液相量的增大，煅烧料从脆性状态达到塑性状态，在滚动运转的窑体内，结团成球，粘壁结圈。
结球、结圈轻则影响产量、质量，重则造成荷载加重，损害窑墙、窑体、传动，影响气流、物料、温度制度，达到无法生产不得不停产维护保养的被动状态。
下文，从原料、工艺、装备、管理四方面来分析铝土矿回转窑结球、结圈的原因。
（1）原料。
按照YB/T5057-1993铝土矿石技术条件规定，铝土矿可分为七个类型，七个品级，其中用作刚玉研磨材料的铝土矿石，要求其中包含Fe 2O 3<5.0%，Al 2O 3/SiO 2≥15%，TiO 2<5.0%，CaO+MgO ≤1.0%。
块度要求为20~300mm ，矿石中不得混入黏土、石灰岩等外来杂物。
由于标准相对比较早，并不能完全适应生产和实际使用要求。
而YB/T5179-2005高铝矾土熟料的理化指标分级标准，熟料可分为九个级别，其中Fe 2O 3<2.5%，CaO+MgO ≤0.6%，K 2O+Na 2O ≤0.6%,TiO 2<4.5%。
块度回转窑要求5mm 标准筛以下<8%，杂质含量<2%，同一牌号产品混入其它低牌号产品不得超过10%，产品中不得混入石灰石、白云石、黄土等其它杂质。
我国铝土矿大部分是“鸡窝矿”，矿山夹杂在石灰石、白云石、铁矿、黏土矿之间，而且成分不稳定，物理化学技术指标波动较大，对于铝石分类分级、加工处理、煅烧加工都极具有挑战性。
山西孝义地区铝土矿矿石成分检测与研究
０ 引 言
中 国铝 土矿 用作 耐 火材 料 ，开采 最 早 和利 用 最 多 的是河 北 古 冶地 区 的各 级铝 土 矿 。现在 中 国可 出 口的 耐 火材 料 级 铝土 矿 主要 由山西 和贵 州两 省 开采 。据 报 道 ，山西一 省 的出 口量 占全部 的６０％。２个 出 口大省 的 铝土矿 有 类似 的特 性 ，但 贵 州 的铝 土矿 含有 较 高ＴｉＯ ， 达￣ｇ１］４．２％，碱金 属达 到 ０．６％。本文 就 山西 孝义 地 区铝 土矿矿 石 成分 进行 相 关研 究 和分 析 ，同时 根据 具 体 地 质特 征对铝 土矿化学成 分及矿石 整体结构 进行 了分 析 。
２０１６年第 １期 （总第 １２４期 ）
红 ｉｊＩ ．蓦； 钍
ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ Ｃ０ＮＳＥＲＶＡ ＴＩＯＮ
２０１６年 １月
山西 孝义 地 区铝 土矿 矿 石 成 分 检 测 与 研 究
魏 亚 雄
（山西省 煤炭 工业厅煤炭资源地质局 ，山西 太原 ０３００４５）
摘 要 ： 主要对 山西孝义地 区铝土矿进行成分分析和研 究 ，实验检 测结果表 明山西孝义地 区的铝土矿具有 高Ａｌ、低Ｆｅ、 高ｓｉ的特点 ，矿石 中含有Ｇａ和ｖ等有益成分 ，此部 分４￣－＋－矿 中有 害成分甚微。 关键词 ： 铝 土矿 ；山西孝义 ；检 测分析 中 图分 类 号 ： ＴＦ８２１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ２０９５—０８０２一（２０１６）０１—００６０—０２
２ 矿石 内部 成分 分析
２．１ 矿石的化 学成分分 析 对 山西 孝 义地 区 的克俄 、石 公 村 、西 河 底 卜家 峪
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍ ａｉｎｌｙ ｍ ａｄｅ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｎ Ｘｉａｏｙｉ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｎ Ｘｉａｏｙｉ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ Ｓｈａｎｘｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ，ｌｏｗ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｉｌｉｃｏｎ，ａｎｄ ｏｒｅ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ ｏｆ ｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄ ｇａｌｌｉｕｍ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｌｉｔｔｌｅ ｈａｒｍｆｕｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｉｎ ｂａｕｘｉｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂａｕｘｉｔｅ；Ｘｉａｏｙｉ ｉｎ Ｓｈａｎｘｉ；ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ
行业标准《铝土矿均化工艺规范》(送审稿)
ICS ××.×××.××H ××YS 中华人民共和国有色金属行业标准YS/T XXXX—20XX铝土矿均化工艺规范Bauxite homogenization process specification（送审稿）20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施前言本标准是按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草的。
本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC 243）归口。
本标准负责起草单位：中国铝业股份有限公司广西分公司××××××××。
本标准参加起草单位：××××××××××××××××。
本标准主要起草人：××××××××××××铝土矿均化工艺规范1 范围本标准规定了铝土矿配矿技术要求、矿石均化作业、自动取样方法等。
本标准适用于氧化铝生产中铝土矿均化的实施和验收过程。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 7721—2007 连续累计自动衡器（电子皮带秤）GB/T 10595—2009 带式输送机GB/T 25945—2010 铝土矿取样程序3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1铝土矿均化bauxite composition average铝土矿均化是指铝土矿经过运输到达氧化铝厂，在储存和取用过程中，利用堆料方法对不同成分的铝土矿按比例进行混匀配料、综合混匀，使之成为单一品位的混匀矿石，然后由混匀取料机实现平铺切取，进行二次混匀后输送至成品铝土矿浆制备，以稳定入磨矿石的物理性能和化学成分。
山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征及成因分析
1 区域地质特征 研究区位于孝义市范围内河东煤田中部东缘，属吕梁山
系，为典型的黄土高原地貌，地形切割较强烈，地势总体呈 北西高南东低特征。
区内地层为沉积岩，岩性单一，以半坚硬岩类为主。呈 现南东向倾斜的单斜构造，地层倾角在 5°～ 12°之间，多 发育波浪式平缓褶曲 [1]。
2 矿区地质特征 2.1 地层 2.1.1 奥陶系中统峰峰组（O2f）
M 矿产资源 ineral resources
山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征及成因分析
侯梦怀1，刘雪娇2，3*
（１． 山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 ０３０６２０ ；２． 山西省地震局，山西 太原 ０３００２１ ；
３． 太原大裂谷动力学国家野外观测研究站，山西 太原 ０３００２５）
摘 要 ：通过对山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征分析发现，区内矿体具有埋藏深、构造简单、连续性较好等
上段仅在矿区北部沟谷及山坡上出露 , 为一套岩性单一 而稳定的灰黑、灰色厚 - 巨厚层质纯石灰岩 , 其出露厚度最 厚约 80m。
下段普遍出露于各沟谷中 , 以深灰色厚层状石灰岩、灰 白色、黄绿色泥灰岩夹石膏脉及白云岩组成。出露厚度一般 10m~20m，最厚约 50m[1，2]。 2.1.2 石炭系中统本溪组（C2b）
Abstract: Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｕｘｉｔｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｘｉａｎｇｙｉ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， Ｘｉａｏｙｉ Ｃｉｔｙ， Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｅ ｂｏｄｙ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｂｕｒｉａｌ， ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ． Ｔｈｅ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｕｌｆｕｒ ｂａｕｘｉｔｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｅ ｉｓ ｇｒａｄｅ ＩＶ． ｔｈｅ ｇｅｎｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｒｉｃｈ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ ｔｈｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｃｒｕｓｔ ｗａｓ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｌａｎｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｇｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｔ ｗａｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｎ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｂａｕｘｉｔｅ． Keywords: Ｘｉａｎｇｙｉ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ； ｂａｕｘｉｔｅ； ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ１
处理我国铝土矿的两段烧结法研究
成 份
Al2 O3
SiO2
TiO2
Fe2 O3
CaO
A/ S
含量 % 67. 10
12. 45
3. 49
1. 40
0. 60
5. 4
纯碱 :化学纯
试验采用三因子三水平 L 9 (34) 的正交试验 ,结果见表 2
表 2 Ⅰ段烧结正交实验结果
条件 序号
碱 比 R
烧结温度 T 、℃
ηA
= Al2O3熟
-
Al2O3泥·CaO熟/ Al2O3熟
CaO泥
×100
%;
ηN
= Na2O熟
-
Na2O泥·CaO熟/ CaO泥 Na2O熟
×100 % ;
ηA 1
=
0. 153
-
0. 0276 ×0. 0. 1535
389/
0.
5244
= 86. 66
% ; (与表
5
的试验结果相符)
ηA 2
=
文章编号 :100920193 (2003) 0520009204 Ξ
处理我国铝土矿的两段烧结法研究
何润德 ,车 蓉 ,毛小浩 ,黎志英 ,张念炳
(贵州工业大学冶金系 ,贵州 贵阳 550003)
摘 要 :研究了处理 A/ S = 5 ±的铝土矿两段烧结工艺 。试验表明 , Ⅰ段烧结最佳条件 :碱比为 112 、烧结温度 1100 ℃、烧结时间 40min ; Ⅱ段烧结最佳条件 :钙比 2125 、烧结温度 1200 ℃、烧结 时间 30min ; Ⅰ段溶出温度高于 95 ℃后脱硅作用明显 ,溶液硅量指数可达 400 以上 ;两段烧结 工艺氧化铝溶出率 ηA标可达 98122 % ,总的化学碱耗为 11126kg. 关键词 :两段烧结法 ; Ⅰ段烧结 ;溶出脱硅 ; Ⅱ段烧结 中图分类号 : TF821 文献标识码 :A
孝义西部铝土矿地质特征及矿床成因
葶 羹 嚣葶瓣■■麓■ 鑫嵇 § ｉ■■■ §鑫 粤 ■曩■—一 簧 嚣一 … 圆囫圆 嚣
文章编号 ：０ ６ ４ ７ （０ ７０ — ０ ７ ０ １０ — ８ ７ ２０ ）９ ０ ６ — ３
孝义西部铝土矿地 质特征及矿床成 因
刘建平， 曹润花， 陈国芳
（ 山西 省 第 三地 质 工程 勘 察 院地 质 勘 察 三 分 院 ，山 西 晋中 ００ ２ ３ ６０）
摘 要： 对孝义西部铝土矿区的地质特征进行 了分析 ，从矿
层赋存层位、矿体形态、矿岩段结构及构造等方面进行了探
讨 ，叙 述 了孝义西部 铝土矿的矿床成因。
状 ，矿体 多 而零散 。
１ 矿 层赋存 层位 铝 土矿产 于 中石炭 系本 溪组 底部 ，中奥 陶系 峰
峰组 碳 酸盐侵 蚀 面之上 ，两 者呈 假整 合接 触 。本溪 组在 区内可分 为两段 ：下段 为富 铁铝 岩建 造 ，由铁 质岩 系和铝 质 岩系组 成 。铝 土矿 即赋存 其 中 ，新 剖 面序 列为 山西 式铁矿 一铁 铝岩一 铝 土矿 一硬 质 耐火 黏土矿 （ 密状 铝 土矿或 黏土 岩 ） 致 。全 区分 布较广 ， 厚 ３０ １、ｍ。上段 为非 含 矿 岩 系 ，又 称 半 沟 段 ， ．～００ 以泥 质 岩 、泥 质 粉 砂 岩可 和 页 岩夹 煤 线 ，有 时 夹 １ ２层 细砂 岩和 生 物碎 屑灰 岩 （ 海 相化 石 ） ～ 含 。具 明显海 陆交互 相没 积特 征 ，厚 ２５ ９８ｍ。 ． ． ～ 区内 的矿层 位普遍 稳定 。但矿 区或 矿体 之 间不 连 续 ，既有沉 积缺失 ，又有 后期 剥蚀 无矿 的现象 。 ２ 含矿岩段 结构及 矿体 形态 含矿 岩 结构 自下 而上可 分 为 ４个 层位 ，即黄 铁 矿 、山西式铁 矿 、铝 土矿 和硬 质耐火 黏 土 。山西 式 铁 矿 与黄 铁 矿 同属 一 个 层 位 ， 由于 沉 积 环 境 的 不 同 ，山西式铁 矿 同铝 土矿 可在垂 向共 生 ，而 与黄 铁 矿 则 只在 侧 向共 生 。 自下 而上 ：一 是 山西式 铁 矿 ， 厚 ０ ０ ７０ ． ～ ．３ｍ，一 般 １ ０ ２ ０ｍ；二 是 铁 铝 岩 ， ７ ． ～． ０ ０ 厚 ０ ０ ５０ ． ～ ． ｍ，一 般 １ ０ ２ ０ｍ：三 是 铝 土 矿 ， ５ ０ ． ～． ０ ０ 厚 ０２ ～ ． ． ７８ ｍ．一 般 ２０ ～ ．０ｍ； 四是 硬 质 耐 火 ０ ５ ． ３０ ０
孝义铝矿边坡残留矿体开采内排土场分析与管理
孝义铝矿边坡残留矿体开采内排土场分析与管理秦帅;姚松;辛利民【摘要】针对孝义铝矿边坡残矿回收过程中的技术难题,从内排土场的影响因素着手,首先通过分析内排土场的破坏方式,计算内排土场坡角线与工作帮的安全距离;其次分析计算排土场容积与废渣松散体之间的关系,最后确定内排土场的结构参数并提出了排土场的管理技术措施.【期刊名称】《采矿技术》【年(卷),期】2017(017)005【总页数】4页(P38-41)【关键词】残矿;内排土场;多台阶排土法;安全距离【作者】秦帅;姚松;辛利民【作者单位】中色非洲矿业有限公司, 赞比亚基特韦 22592;中色非洲矿业有限公司, 赞比亚基特韦 22592;中国铝业股份有限公司山西分公司, 山西河津市 043300【正文语种】中文孝义铝矿是中铝山西分公司下属供矿基地，经过多年开采，矿区备采矿量严重不足，因此决定对边坡残矿进行回采。
经多方分析论证，为保证高效回采，采用内排土场的作业方式。
内排土场是提高矿山土地利用率的一种有效方式，可以降低外排土成本，减少占用周期，循环利用土地，改良矿山区域环境，对于占地面积大，耗地速度快的沉积型薄矿体铝土矿山具有重要意义。
对孝义铝矿而言，由于内排土与采矿作业在受限的空间同时进行，给生产组织带来很大难度，如何保证采矿周期的安全是矿山面临的主要问题[1-5]。
孝义铝矿主要采用覆盖式排土方式进行排土(见图1)。
覆盖式排土有利于排土场的稳定，在合理的排土结构参数下，排土场不易发生泥石流，稳定状态较好。
孝义铝矿铝土矿主要呈层状、似层状分布，上部覆盖层主要为山西式绵黄土，灰岩含量较小，其内排土场可能失稳变形方式主要有[6-7]：(1) 沿基底接触面滑动。
由于排弃的黄土颗粒细，与基底接触面间的内摩擦角小，相互作用力小，加上部分区域的矿体呈倾斜状分布，采场的高程落差大，在内排土过程中，排土场的底部和采场工作面产生势能差，边坡体处于亚稳定状态。
在雨水、地表水等浸润作用下，容易诱发滑坡。
孝义西部铝土矿沉积环境及环境演化分析
孝义西部铝土矿沉积环境及环境演化分析作者：张亮来源：《科技创新与生产力》 2012年第6期张亮（太原理工大学，山西太原 030024）摘要：系统介绍晚石炭世早期的霍西盆地古地理环境，分析了孝义西部地区铝土矿含矿岩系的沉积相。
通过对沉积物质在纵向上的叠置和横向上演化的研究，得出孝义西部铝土矿床形成的环境演化规律。
关键词：铝土矿；沉积环境；环境演化中图分类号：P618.45 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2012.06.095孝义铝土矿和华北其他地区铝土矿一样赋存于石炭系本溪组铁铝岩段的中部或中下部，旧称“G”层铝土矿。
含矿岩系（铁铝岩段）呈平行不整合直接覆盖于下覆奥陶系灰岩古风化面上，层位比较稳定，产状较平缓。
自上而下具有铁质岩—铝质岩—硅质岩沉积建造序列，或具有山西式铁矿—铝土矿—耐火黏土矿序列的矿石建造组合特征。
铝土矿石类型有粗糙状铝土矿、半粗糙装铝土矿、致密状铝土矿、豆鲕状铝土矿。
矿石结构有碎屑结构、豆鲕结构、微晶泥质结构等。
1 晚石炭世早期的霍西盆地孝义西部地区在大地构造上处于霍西盆地西北边缘。
霍西盆地在中奥陶世晚期受加里东运动影响隆起为陆，经历了约1.5亿年的风化剥蚀，直至晚石炭世早期，才逐渐下降接受沉积。
由于地壳运动的不均衡性，造成局部隆起和凹陷，使该区成为一个受限海盆地。
盆地北侧为吕梁古陆，东侧为霍山水下高地，南部为中条古陆，中间为构造性质的洼地，在洼地中岩溶地形较为发育，分布众多的岩溶洼地，在岩溶洼地中又分布着大大小小的岩溶漏斗及凹地。
霍西盆地本溪期即以此古地理背景开始沉积。
来自北东部太原西山、阳泉一带的海水，在向南向西的海侵过程中，频繁发生突发性的海进海退，引起本溪组沉积相的频繁更替。
孝义西部地区克俄、西河底等大型矿床正是处于这种海盆的西北部边缘地带，存在有利于铝土矿床沉积的古地理位置。
2 沉积相特征根据矿石组构特点或矿石结构单元特点把铝土矿沉积相分为以下几种。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
mm ×50 mm 的圆柱坯体 ,在 110 ℃干燥 12 h后 ,在不
同温度下进行莫来石的均化合成烧结 : M45 分别在
1450 ℃、1500 ℃、1550 ℃、1600 ℃、1650 ℃下煅烧 1650
℃、1730 ℃下煅烧 ,均保温 3 h。然后测烧后试样的
将铝 40 块料分别在 1300 ℃、1350 ℃、1400 ℃、 1450 ℃、1500 ℃、1550 ℃下保温 3 h煅烧 ,铝 75和铝 93块料分别在 1500 ℃、1550 ℃、1580 ℃、1600 ℃、 1620 ℃、1650 ℃下保温 3 h煅烧 ,然后测定烧后熟料 的体积密度 ,以确定各铝土矿块料的适宜煅烧温度 , 并测在该温度烧后的吸水率和显气孔率 。 1. 2 铝土矿碎料均化合成莫来石
体积密度 / ( g·cm - 3 ) -
M70
显气孔率 / %
-
7. 05 2. 33 23. 99
3. 29 ( 8. 33)
2. 69 ( 2. 32)
11. 57 ( 25. 68)
0. 76 1. 71 1. 40 2. 80 2. 80 2. 68 3. 12 2. 66 7. 68
吸水率 / % -
达 80% ～85%。
表 4 轻烧料加 4% SiO2 微粉在不同温度下烧后的烧结性能 Ta b le 4 S in te ring p rop e rtie s o f sp e c im e n s M 45,M 60 a nd M 70
( ca lc ine d m a te ria l)
试样 烧结性能 1450
2005 /6 耐火材料 /NAIHUO CAILIAO 449
50%左右 ,大大提高了混磨效率 ,有利于生产的进行 。 2. 2. 2 煅烧温度对试样烧结和显微结构的影响
由表 4 可见 ,随着烧成温度的提高 ,合成的莫来 石试样均表现为显气孔率和吸水率降低 ,体积密度提 高 。这说明烧成温度的提高促进了扩散传质和烧结 , 从而使试样的致密化程度提高 ,为莫来石晶粒的生长 发育提供了良好条件 。从表 4还可以看出 ,用铝土矿 轻烧料加 4% SiO2 微粉合成莫来石的适宜烧成温度 如下 : M45, 1500 ℃; M60, 1600 ℃; M70: 1650 ℃。分 析认为 ,这里莫来石的合成温度之所以较低 ,除了加 入的 SiO2 微粉起了一些作用外 ,还可能与孝义地区 铝矾土的 TiO2 含量普遍较高有关 ,因为 TiO2 在高温 下会进入莫来石和刚玉的晶格形成固溶体 ,造成晶格 缺陷 ,从而加速烧结 。
轻烧铝土矿 (外加 4% SiO2 微粉 )在不同温度下 合成莫来石熟料的烧结性能指标见表 4。可见 ,与前
期正交试验中用生料合成莫来石的指标相比较 ,用轻
烧料合成的 3种牌号莫来石的性能均比同等条件下
用生料合成的优良 。 XRD 分析表明 ,使用轻烧铝土
矿加 4% SiO2 微粉在 1600 ℃合成的 M60中莫来石含 量达 75% ～80% , 1650 ℃合成的 M70中莫来石含量
%
莫来石牌号
铝 75
铝 40
M45
13. 9
86. 1
M60
57. 3
42. 7
M70
86. 2
13. 8
2 结果与分析
2. 1 铝土矿块料的适宜煅烧温度 铝土矿块料的煅烧温度与熟料体积密度的关系
如图 1所示 。可以看出 ,山西孝义地区铝 40、铝 75和 铝 93的铝土矿煅烧成熟料的适宜煅烧温度分别是 1350 ℃、1620 ℃和 1600 ℃。对应温度下煅烧的铝土 矿熟料的烧结性能指标见表 3。
我国耐火材料级铝矾土的产量很大 ,主要分布在 山西 、河北 、河南以及贵州等地区 。早年 ,曾有人研究 过河北古冶铝土矿的烧结性能 [ 1 - 3 ] ,随后 ,又相继有 人对山东 、贵州 、河南 、四川等地的铝土矿进行过研 究 。但目前针对山西孝义地区铝矾土的相关研究还 没有见到具体报道 。
铝土矿属沉积岩 ,开采出的矿石致密 ,给原矿煅烧 创造了方便 、简捷和经济的条件。用倒焰窑和竖窑煅 烧需控制料块粒度在 30～200 mm,用回转窑可煅烧 10 ～20 mm 的碎料 ;而 < 10 mm 的细碎料不好煅烧 ,还有 许多欠烧料、过烧料和杂质料被遗弃荒山 ,无人问津或 被用来铺路 。我国目前在开采过程中产生的大量低品 位铝土矿很少加以利用 ,多数就近堆放 ,既占用耕地 , 污染环境 ,又浪费了大量的有用资源 。因此 ,本工作从 杜绝浪费和合理利用矿产资源的实际出发 ,在继承前 人理论与实践的基础上 ,以便充分利用矿山废弃的粒 度 < 10 mm的碎料 ,为企业生产节约成本。 03
1 试验
1. 1 铝土矿块料的煅烧试验 采用山西孝义地区储量最多的 3种不同 A l2O3 含
量的铝土矿块料进行煅烧试验 。铝土矿 A l2O3 含量分 别为 93%、75%和 40% (按烧后组成计算 ,为质量分数 , 下同 ) ,其对应编号分别为铝 93、铝 75、铝 40,粒度为 30
448 NAIHUO CAILIAO /耐火材料 2005 /6
3 张翼 :男 , 1979年生 ,硕士研究生 。 收稿日期 : 2005 - 05 - 18 修回日期 : 2005 - 07 - 30
编辑 :柴剑玲
生料在细磨过程中易粘结在筒壁上 ,混磨效率低 。因
此 ,本试验预先将生料经 600 ℃煅烧 3 h,用碎料的轻
烧料来合成莫来石 。
分别将两种铝土矿碎料的轻烧料按 M45、M60和
图 1 铝土矿的煅烧温度与熟料体积密度的关系 F ig. 1 R e la tio n sh ip be tw e e n ca lc in ing tem p e ra tu re a nd bu lk
de n s ity o f the cham o tte
表 3 矾土熟料的烧结性能指标
Ta b le 3 P rop e rtie s o f the cham o tte sp e c im e n s
11. 31
4. 52 ( 11. 01)
1. 48 1. 31 2. 04
注 :括号内数值为用生料在同等条件下合成莫来石的指标 。
采用铝土矿生料合成莫来石时 ,试样在烧结过程 中首先要经过分解 、氧化阶段 ,即水分的排除 ,结合剂 的分解 ,有机物的氧化燃烧等 ,此时坯体的气孔率会 进一步增大 。这虽然发生在低温阶段 ,但是对烧结后 期制品烧结的致密性还是有一定影响的 。经 XRD 分 析认为 ,试验用孝义铝土矿主要是水铝石 - 高岭石 金红石型 (D - K - R ) ,而 D - K - R 型的矾土和 D K型比 较 相 似 , 只 是 TiO2 含 量 稍 多 。根 据 钟 香 崇 等 [ 4 ]的研究 : D - K型矾土煅烧过程中的分解阶段在 450～1200 ℃,而最主要的吸热峰在 565 ℃和 610 ℃ 左右 。因此认为 ,试验用铝土矿生料经 600 ℃轻烧后 再使用 ,则上述影响就大大降低了 ,制品在烧结时不 会产生较大的体积膨胀 ,烧结致密性也就有了较大提 高 ;另外 ,原料经 600 ℃轻烧后 ,由于其结晶水已排 除 ,以及部分有机物的分解 ,能避免用生料混磨时出 现的粉料粘结在筒壁上的现象 ,混磨时间也降低了
体积密度 / ( g·cm - 3 ) -
M60
显气孔率 / %
-
0. 62 ( 5. 17) 2. 39
17. 08
0. 59 1. 86 4. 01 -
2. 51 ( 2. 45)
8. 01 ( 20. 23)
2. 76 2. 73 2. 73 1. 71 3. 27 4. 19
吸水率 / % -
原料
铝 40 铝 75 铝 93
煅烧温度 / ℃
1350 1620 1600
体积密度 / ( g·cm - 3 )
2. 63 3. 49
3. 64
吸水率 / %
1. 12 0. 65 0. 40
显气孔率 / %
3. 21 2. 29 1. 45
2. 2 铝土矿碎料合成莫来石
2. 2. 1 原料是否轻烧对试样烧结性能的影响
体积密度 、吸水率和显气孔率 ,并对部分烧后试样进
行 XRD、SEM 和能谱分析 。
表 2 用两种铝土矿轻烧料合成莫来石的配比 (w )
Ta b le 2 Fo rm u la s o f M 45, M 60 a nd M 70 p rep a re d w ith
ba uxite m a te ria ls
M70三种牌号的矾土基莫来石的理论 A l2O3 含量进 行配比 (具体见表 2) ,经混合细磨 ,过 0. 088 mm 筛 ,
外加 2%木质素磺酸钙 、8%水和 SiO2 微粉 (加入量分 别为 0、2%、4%、6% ) ,在湿碾机上混 10 m in后 ,均在
YE - 2000A 液压实验机上于 150 kN 压力成型为 <50
开发与应用
NA IHUO CA IL IAO /耐火材料 2005 , 39 (6 ) 448 ～451
孝义铝土矿煅烧及碎料的均化烧结利用
张 翼 1, 2) 许启明 1) 刘百宽 2)
1)西安建筑科技大学材料科学与工程学院 西安 710055 2)濮阳濮耐高温材料有限公司
摘 要 对山西孝义储量最多的 A l2 O3 含量 (w )分别为 93%、75%和 40% (按烧后组成计算 ,编号分别为铝 93、 铝 75、铝 40)的 3种铝土矿块料进行初步的煅烧试验 ,以确定当地铝土矿适宜的煅烧温度 ;并重点对当地矿山 废弃的粒度 < 10 mm 的铝 75和铝 40碎料的均化烧结利用进行了研究 。铝土矿块料的煅烧试验结果表明 :铝 40、铝 75、铝 93块料分别在 1350 ℃、1620 ℃和 1600 ℃保温 3 h煅烧可以得到性能相对较好的熟料 。铝土矿碎 料均化烧结利用试验结果表明 :采用预先经 600 ℃保温 2 h的铝 75和铝 40 轻烧碎料 ,分别按 M45、M60、M70 三种牌号莫来石的理论 A l2 O3 含量配比 ,并外加 4%的 SiO2 微粉 ,经 150 kN 成型 ,在一定温度下煅烧后 ,可改性 合成为 M45、M60、M70矾土基莫来石 ,其适宜烧成温度分别是 1500 ℃ (M45) 、1600 ℃ (M60)和 1650 ℃ (M70) ; 采用铝 75和铝 40碎料的轻烧料合成的莫来石性能比直接用生矿合成的好 。 关键词 铝土矿 ,煅烧 ,碎料 ,莫来石化 ,改性合成