耐火原料是指生産耐火材料産品所必需的材料。它是生産耐火材料的基礎。耐火原料大部分是天然礦物(如耐火黏土、高鋁礬土、矽石、鉻礦、菱鎂礦、白雲石、鎂橄榄石、锆英石、藍晶石、矽線石、紅柱石等)，随着對耐火材料綜合性能要求的不斷提高，耐火材料生産中也越來越多地使用工業原料和人工合成原料(如工業氧化鋁、合成莫來石、人造耐火纖維、人造耐火空心球等)。耐火制品的質量優劣和成本高低，在很大程度上取決于對原料的正确選擇和合理使用。

耐火原料按化學性質可分為酸性耐火原料、堿性耐火原料和中性耐火原料;按來源可分為天然礦物原料和人工合成原料;一般情況下，人們把生産耐火材料的原料分為主要原料、輔助原料等。

用以生産耐火制品的原料，不論是天然礦物原料還是人工合成原料，從礦物學觀點看，必須具有生産産品所達到的足夠高的耐火度;從工藝學觀點上看，要能滿足工藝的基本要求;從用其制得的産品性能上看，應能滿足制品的使用性能，特别是高溫使用性能的要求。

通常将耐火原料分為鋁矽系耐火原料(矽質、黏土質、高鋁質等)、堿性耐火原料、隔熱耐火原料和其他耐火原料。

一、矽質原料

由于石英變體的體積效應，矽磚也是用矽石直接制磚的，矽石是脈石英、石英岩、燧石和砂岩等的統稱。矽石中的主要成分是SiO2，其他均屬雜質成分。耐火材料用的矽質原料有結晶碎石和膠結矽石兩大類。

表1 耐火材料用矽石的分類和特性

二、黏土質原料

耐火黏土是生産矽酸鋁質耐火材料的主要原料，其耐火度要求高于1580℃的各種硬質黏土、軟質(半軟質)黏土和黏土頁岩，人們統稱為耐火黏土。

天然的耐火黏土，通常是以黏土礦物主要是高嶺石(Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O)為其主要成分，即以含水矽酸鹽為主體，并夾雜有遊離的石英、黃鐵石、金紅石及有機物等構成的混合物。此種非單一礦物，大部分是由直徑小于1.2μm的顆粒構成的分散體。

依據黏土的生成情況不同，可分為：原生黏土和次生黏土。原生黏土是指母岩(如長石)經風化後形成黏土，仍殘留在原地。次生黏土又稱漂積黏土，它是由原生黏土在自然動力條件下轉移到其他地方再沉積下來的黏土，其粒度細小，分散度大，可塑性高。

耐火材料工業上應用的耐火黏土，主要有以下兩大類。

① 硬質黏土其特點是組織緻密、硬度大，顆粒極細，遇水不易分散，可塑性很低。此類黏土外觀常呈淺灰色、灰白色或灰色。貝殼狀斷口，有的表面有滑膩感，易風化破碎成碎塊。

② 軟質(半軟質)黏土常呈土塊狀，組織松軟，可塑性較好。這種黏土的顔色，由于雜質的種類和含量不同，差異很大。從灰色、深灰色，直到黑色;也有的呈紫色、淡紅色或白色。

三、高鋁質原料

(1) 鋁土礦

鋁土礦是生産棕剛玉的主要原料，Al2O3含量88%〜90%的高鋁熟料是亞白剛玉的主要原料;生産白剛玉、緻密剛玉等用氧化鋁做原料。鋁土礦亦稱高鋁礬土或鋁礬土，主要礦物是水鋁石(Al2O3 • H2O)和三水鋁石(Al2O3•3H2O)。

我國高鋁礬土的儲量極為豐富：産地從黃河以北的山西、河北和山東，穿過中部的河南和廣西，直至西南的貴州和雲南。目前出産高鋁礬土熟料的主要産地在山西、河南和貴州。在湖南也有一些規模較小的礦在開發中。我國高鋁礬土主要礦物為水鋁石、勃姆石、高嶺石和葉蠟石，可按其礦物組成，分為三種類型：水鋁石-高嶺石型 (DK);勃姆石-高嶺石型(BK);水鋁石-葉蠟石型(DP)。而目前DK型高鋁礬土應用最為廣泛，DK型高鋁礬土熟料按其Al2O3含量分為S、Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ等。

(2)燒結剛玉和電熔剛玉

人工生産剛玉是采用工業氧化鋁或高鋁礬土為主要原料，在電弧爐中熔融制得。除此之外，還可用燒結法制得剛玉闆狀氧化鋁。此法仍是以工業氧化鋁粉為主要原料，經煅燒、細磨、成球和燒成制得。此種方法生産技術難度大，但産品的強度高， 抗侵蝕能力強，熱震穩定性好。所謂“亞白剛玉”實際上是高鋁礬土基的緻密電熔剛玉，Al2O3含量大于98%，顯氣孔率小于4%;是在還原氣氛和控制條件下電熔由高鋁礬土制成的。剛玉結晶為粒狀，一般為1〜15mm;主要雜質為金紅石、钛酸鋁及其固溶體。

(3)莫來石

莫來石是以3Al2O3•2SiO2結晶相為主要成分的耐火原料。莫來石分為天然莫來石和人工合成莫來石兩類。天然莫來石很少，一般采用人工合成。莫來石化學性質穩定，不溶于氫氟酸。具有良好的高溫力學、高溫熱學性能，因此，合成莫來石及其制品具有密度和純度較高、高溫結構強度高、高溫蠕變率低、熱膨脹率小、抗化學侵蝕性強、抗熱震等優點。

(4) 矽線石族礦物

矽線石族礦物有藍晶石、紅柱石、矽線石，俗稱“三石”。三石的化學組成相同，但晶體結構不同，屬同質異晶體。加熱到高溫，均轉化為莫來石，生成少量熔融态SiO2，同時伴随體積膨脹。

由于三石加熱膨脹的大小不同，其直接利用程度也不一樣。由于紅柱石體積變化小，無論是用它制磚，還是作為添加物，都是直接用生料。而矽線石、藍晶石往往是以膨脹劑形式加入配料中，特别是更多的用于不定形耐火材料。而用來制磚就要煅燒熟料了，尤其是藍晶石必須煅燒成熟料。

四、堿性耐火原料

4.1鎂質原料

(1)菱鎂礦

我國菱鎂礦主要有兩種類型：晶質菱鎂礦和非晶質菱鎂礦。我國菱鎂礦主要分布在遼甯和山東兩省，菱鎂礦主要雜質是滑石，也有一些菱鎂礦含有較高的CaO，其次礦物為白雲石，我國菱鎂礦根據化學成分可分級為S、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ五個級别，隻有S級和 I級用于煅燒制磚鎂砂。

用兩步浮選法和二步煅燒法制備高純鎂砂，以此方法制備的高純鎂砂為原料，可以開發多種高性能的耐火材料制品。

(2) 其他含鎂礦物

在鎂質耐火材料中的鎂橄榄石制品，其主要礦物組成是鎂橄榄石(2MgO·SiO2)和方鎂石(MgO)。這種制品的特點是抗熔融氧化鐵的能力較強，熱震穩定性優于普通鎂磚。生産此種制品的主要原料是橄榄岩和蛇紋岩。

4.2白雲石質原料

白雲石是以碳酸鎂(MgCO3)和碳酸鈣(CaCO3)的複鹽為主要成分的耐火原料，其化學式為CaMg(CO3)2或MgCO3 • CaCO3，其理論組成為CaO3 0.41%、 MgO2 1.87%、CO2 47. 72%。CaO/MgO = 1.39、硬度為3.5〜4。

我國白雲石原料豐富，分布廣泛，且比較純淨。遼甯大石橋一帶儲量十分豐富。山東、湖北、陝西、廣西、甘肅、江西、安徽、四川、雲南、湖南等省均有豐富的礦源。此礦體常與石灰石和菱鎂礦共生。

五、锆質制品用原料

(1)锆英石

锆英石(ZrO2·SiO2或ZrSiO4)是生産锆質制品和锆英石制品的主要原料，我國锆英石産地是海南省。廣東省、廣西壯族自治區、山東省、福建省和台灣省等地均有分布。

锆英石的理論組成為ZrO2 67. 01%、SiO2 32. 99%。它經常含有TiCfe和其他微量稀土 氧化物，由于這些元素的存在，使其具有不同程度的放射性。因此在使用此原料生産制品時，應當有必要的防護措施。

锆英石的熱導率較低，20〜1000℃間為3.72W/(m.K)。锆英石的膨脹系數與其他晶相比較也較低，在1000℃時為4.6X10-6℃，其單晶在垂直和平行主軸(C軸)的兩個方向上的膨脹系數有較大差異。锆英石的化學惰性高，難與酸發生反應。與玻璃熔體在較小的程度上發生反應，它常用于冶金和玻璃工業用耐火材料。

(2)斜锆石

天然的斜锆石(ZrO2)常呈不規則塊狀，黑色、褐色、黃色或無色。我國天然的斜锆石礦體很少。工業上使用的ZrO2，屬化工原料，是由锆英石(ZrO2·SiO2) 采用化學方法制得的白色或微黃色粉末。

純的ZrO2在常壓下共有三種晶型：從低溫到高溫依次為單斜相、四方相和立方相。

穩定的ZrO2，依其穩定程度的不同，又有部分穩定的ZrO2和全穩定的ZrO2之分，由于全穩定的ZrO2的熱膨脹系數較大，其熱震穩定性不及部分穩定的好，故後者常用來做陶瓷和耐火材料的增韌材料。

(3) 脫矽锆

國外在熔鑄锆剛玉(AZS)耐火材料的制造中，除了采用锆英石精礦外，大多加 入一定數量的“脫矽锆”原料，其目的：一是調整與穩定配方;二是改善與優化産品 性能。

(4) 锆剛玉莫來石

原始原料為工業氧化鋁、高嶺土和锆英石，它們細磨混合均勻，半幹法壓球并在 300〜1700℃下煅燒，即可制得這種材料。研究表明，增加锆英石含量會導緻提高燒 結溫度，減少總收縮量，增多封閉氣孔，這些反應使燒結锆剛玉莫來石具有較高的密度和強度以及較好的抗熱震穩定性。

六、鉻質制品用原料

生産鉻質(鉻磚、鉻鎂磚、鎂鉻磚)耐火材料的主要原料之一是鉻礦或鉻鐵礦。鉻鐵礦是多種礦物的混合物，因其礦物成分波動較大，在化學成分和物理性質方面變 化也大。它通常由鉻質晶粒的脈石礦物構成。這些脈石礦物通常是鎂質矽酸鹽，如蛇紋石、鎂橄榄石和橄榄石等。在鉻鐵礦中除Cr2O3外，還存在Al2O3、Fe2O3和 MgO等，一般的鉻鐵礦，由于鎂和鐵的存在，常以(Mg， Fe) Cr2O3表示。

以上為常用耐火原料，随着耐火材料技術的推陳出新，其原材料的種類也更為繁多，尤其是近年來，因為環保問題及原礦資源等一系列原因，不斷研制出性能更好的人工合成材料以及更為環保的資源再生原材料(如氮化矽鐵、塞隆等)。

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