Глиноземистое и высокоглиноземистое сырье

Глиноземистые сланцы. Это сырье в больших количествах импортировалось из Китая до и во время второй мировой войны. После войны положение изменилось — импорт резко сократился. С 1965 г. наблюдается некоторое его увеличение. Однако до больших поставок дело не доходит: японские изготовители огнеупоров считают, что китайские глиноземистые сланцы проверены еще не полностью.

В связи с налаживанием японо-китайских отношений в Японии обратили внимание на китайское огнеупорное сырье. В феврале 1978 г. делегация японских огнеупорщиков впервые после войны посетила КНР. Сырье системы глиноземистых сланцев залегает в слоях палеозойской эры пермского и каменноугольного периодов. Глиноземистые сланцы залегают в семи слоях (А — G, см). Но объектом разработок являются слои A, F и G.

Китайский обожженный боксит содержит >80% Al₂O₃. В китайской глине мало (<1%) железистых веществ. После обжига при соответствующей температуре такая глина превращается "в очень плотный шамот", что, по мнению японских огнеупорщиков, обеспечит ему широкое применение. Во время посещения двух рудников глиноземистых сланцев в районе г. Любо (пров. Шаньдун) японские специалисты взяли несколько образцов из этих месторождений, а также осмотрели завод по обжигу глиноземистых сланцев. Приведенные образцы проверяли в лабораторных условиях.

Минералы силлиманитовой группы. В эту группу входят силлиманит, кианит и андалузит. Каждый из них выражается одной химической формулой Al₂O₃-SiO₂. Однако они существенно различаются по строению кристаллической решетки. Силлиманит Al₂ [Al₂Si₂O₁₀], структура которого характеризуется цепочками тетраэдров SiO₄ и АlO₄, кристаллизуется в ромбической системе, образуя игольчатые кристаллы. Кианит характеризуется островной структурой Аl₂О [SiO₄], кристаллизуется в триклинной системе, образуя вытянутые столбчатые или пластинчатые кристаллы. Андалузит занимает среднее положение между этими структурами Al₄{Al₄Si₄O₂₀]; кристаллизуется в ромбической системе, образуя тические кристаллы или неправильные зерна.

Поэтому условия залегания этих минералов идентичны. Указанные минералы при нагревании меняют свою, кристаллическую структуру в соответствии с температурой перехода, характерной для каждого минерала. В конечном итоге образуется двухфазовое соединение из муллита и кварца.

В Японии нет промышленных месторождений минералов силлиманитовой группы, подходящих для изготовления огнеупоров. Силлиманитовое сырье Япония импортирует в основном из ЮАР, Индии, США.

Крупные месторождения силлиманитовых горных пород находятся в ЮАР в Капской провинции в районе г. Пера. По своей структуре они состоят из игольчато-волокнистого силлиманита и зернистого корунда. Качество природного силлиманитового сырья при высыхании снижается, поэтому для улучшения свойств его обжигают.

У сырьевого кианита, так же как у силлиманита, при высыхании свойства снижаются. Кианит добывают в материнских породах аспидного или кристаллического сланца. Кроме этого, его начали добывать в качестве попутного продукта при разработках циркона.

Кианит при повышении температуры аномально расширяется и переходит в корунд Аl₂O₃

Андалузит в последнее время разрабатывают в ЮАР в качестве глиноземистого сырья для производства огнеупорных изделий. Одновременно андалузит является хорошим огнеупорным наполнителем, стойким к шлаку и не растрескивающимся при термическом воздействии.

Бокситы — осадочные горные породы, состоящие в основном из гидратов глинозема и окислов железа с примесью минеральных компонентов. Минералогический состав бокситовых пород весьма сложен, однако их можно классифицировать по главному компоненту на ряд основных групп: гидраргиллитовые, бёмитовые и диаспоровые. Гидраргиллит (гиббсит) — наиболее распространенный в природе тригидрат глинозема Al₂O₃ - ЗH₂O со слоистой кристаллической структурой. Бёмит — моногидрат глинозема Al₂O₃ - H₂O также со слоистой структурой. Диаспор — моногидрат одинакового с бемитом состава, но несколько иной структуры. При нагревании все гидраты глинозема обезвоживаются.

Сопутствующей породой боксита является глина, в частности каолин (фарфоровая глина) Al₂O₃ - 2SiO₂ - 2H₂O. Бокситы добывают из месторождений остатков выветривания вулканических магматических пород жаркого (тропического) пояса. Различают два вида бокситовых пород: латерит и белый боксит, характеризующиеся соответственно большим и малым содержанием окислов железа.

Латерит применяют в основном в качестве сырья для производства по способу Байера (нагреванием с едким натром в автоклавах) глинозема, используемого в электрометаллургии, электроплавленого глинозема для абразивных материалов и в качестве сырья для низкосортного глиноземистого цемента. Белый боксит используют в качестве сырья для изготовления огнеупоров после соответствующего обжига, а также для.производства глиноземистого цемента.

Основные месторождения огнеупорного белого боксита находятся в Южной Америке и Малайзии. Обожженный боксит, получаемый обжигом белого боксита во вращающейся печи при 1500—1700 °С, обладает хорошими свойствами: большой кажущейся плотностью, хорошо спеченными крупными зернами. О линейном расширении можно судить по  25.

Обжиг белого боксита, импортируемого главным образом из Гайяны и Суринама, частично из Малайзии, осуществляют в Японии. В последнее время проявляется заинтересованность в поставках обожженного боксита из КНР.