高鋁土礦是生產棕剛玉的主要原料，Al2O3含量88%-90%的高鋁熟料是亞白剛玉的主要原料，以氧化鋁為原料生產白剛玉和致密剛玉。鋁礦又稱高鋁礬土或鋁礬土，主要礦物為水鋁石(Al2O3.H2O)和三水鋁石(Al2O3-3H2O)。

我國高鋁土礦儲量極其豐富:產地從黃河以北的山西、河北、山東，穿過中部的河南、廣西，直至西南的貴州、云南。目前，高鋁礬土熟料的主要產地是山西、河南和貴州。開發湖南也有一些規模較小的礦。我國高鋁礬土的主要礦物是水鋁石、勃姆石、高嶺石和葉蠟石，可分為三種類型:水鋁石-高嶺石。

(DK)；勃姆石-高嶺石(BK)；水鋁石-葉蠟石(DP)。目前，DK型高鋁礬土應用廣泛，DK型高鋁礬土熟料按其Al2O3含量分為S.ⅰ.ⅱA.ⅱB.ⅲ等。

①高鋁礬土的化學成分是Al2O3和SiO2，其典型化學成分見表1。表2根據鋁土礦的化學成分和用途進行分類。

注意：一至六級產品適用于一水硬鋁礦石；七級產品適用于三水鋁礦石。

Al2O3是鋁土礦的主要成分，含量越高越好。目前，工業氧化鋁的生產要求鋁硅比不低于3.0-3.5。其它氧化物被視為雜質，SiO2是堿法生產氧化鋁的有害雜質，鋁土礦中SiO2含量高，會降低冶煉棕剛玉或生產工業氧化鋁的生產效率。

TiO2和Fe2O3是高鋁礬土中的兩大雜質。隨Al2O3的增加，TiO2的含量趨于同步增加。研究表明，TiO2主要與莫來石在二級高鋁莫來石形成固溶體，進入玻璃相量少，不利于產品燒結，但有利于提高產品的高溫力學性能；在特種高鋁礬土中，TiO2進入玻璃較多，會增加液相量，降低液相粘度，有利于燒結，但不利于提高產品的高溫性能。

高鋁礬土的堿金屬氧化物K2O.Na2O是一種強熔劑，在較低的溫度下產生液相。在加入量時，會影響熟料及制品的組成及含量，嚴重影響制品性能。

鋁礬土中CaO含量一般較低，約為0.2%。其存在不利于產品的高溫性能，在技術條件下限制了其含量。

高鋁磚用高鋁礬土煅燒

高鋁耐火材料主要由高鋁礬土、藍晶石、紅柱石、硅線石和工業氧化鋁制成。高鋁礬土是高鋁耐火材料的主要原料。

高鋁礬土在煅燒過程中發生了一系列物理化學變化。鋁礬土以水鋁石、高嶺石為主，其鍛燒過程大致可分為三個階段：脫水、莫來石化、二次莫來石化和重結晶燒結。

(1)當分解脫水和莫來石化階段加熱到400-1200℃時，高鋁土礦會發生分解和莫來石化反應:

水鋁石-游離剛玉。

高嶺石-偏高嶺石

偏高嶺石-莫來石-無定形石英。

②二次莫來石化階段二次莫來石化又稱二次莫來石化，是指高鋁礬土中所含高嶺石分解形成莫來石后，經沉淀的無定形SiO2與水鋁石分解成二次莫來石化。

游離剛玉-無定形石英-二次莫來石。

高鋁礬土因產生二次莫來石而引起體積膨脹，氣孔增大，造成燒制過程變松，這也是高鋁礬土難以燒結的原因。

③重結晶燒結階段二次莫來石化完成后，進入重結晶階段。莫來石和剛玉晶體生長，氣孔縮小消失，坯體逐漸致密燒結。這些過程都是在高溫下完成的。因此，高鋁耐火原料必須在較高的溫度和較長的時間內達到良好的燒結。在含有少量Fe2O3.TiO2等雜質時，它們與SiO2.Al2O3發生化學反應，產生液相，有助于進行二次莫來石化和重結晶過程。

高鋁礬土熟料的制備工藝和技術條件

制備冶煉棕剛玉的高鋁礬土熟料鋁土礦必須鍛燒。鍛造后的高鋁熟料不僅提高了品位，降低了剛玉冶煉的功耗，而且穩定了爐況，提高了生產效率。鋁土礦加熱過程中的一系列物理化學變化可以劃分為分解、二級莫來石化和重結晶燒結三個階段。

鋁土礦煅燒過程中的物理化學變化受多種因素的制約，包括Al2O3含量、礦物組成及其分布、煅燒溫度等。鋁土礦鍛燒過程中的物理化學變化如圖1所示。

鋁土礦高溫煅燒后的產物，稱為高鋁土礦熟料，是高鋁耐火材料的主要原料，也可用于剛玉的冶煉。

高鋁礬土熟料煅燒中的幾個問題

我國生產的高鋁磚大多采用鋁礬土熟料，結合一定數量的粘土制成。煅燒高鋁礬土熟料多采用回轉窯或豎窯；煅燒高鋁磚多采用隧道窯或倒焰窯。蝦燒高鋁礬土熟料時，以粉煤、柴油或重油為燃料。應以低能耗、高工作率燒制符合要求的熟料。因此，應根據物料在高溫下的物理變化特點制定合理的煅燒制度。在制定煅燒制度時，應注意高鋁礬土熟料煅燒中的幾個問題。

一、確定進入回轉窯的物料塊度，應以原料特性為依據。若物料中TiO2或K2O.Na2O含量較高，易燒結，物料塊度可放大，但較大塊度不超過40mm。篩分后的物料分為8~40mm(和8mm)。先加入8mm的小塊，待燒成帶的內襯耐火磚掛在窯皮上，再加入8~40mm的大塊。這種循環加料，既保護了窯襯，又避免了結圈現象。若物料中K2O.Na2O等雜質成分含量較少，可選擇較小的塊度，較大的塊度以不超過20mm為宜。

2.窯尾溫度也取決于材料的特性。若物料為D~K型礬土，在400~600℃下，水鋁石脫水變成剛玉假相；高嶺石變成無永高嶺石。因此，脫水階段窯溫不得高于400℃。入窯后，窯尾溫度突然高于此溫度，材料本身會爆裂，形成更多顆粒，造成結圈；如果窯尾溫度過高，高溫區域將移動到窯尾一端，導致結圈向后移動。處理結圈必然會影響回轉窯的運行率。而且窯尾溫度過高，帶走的余熱過多，增加了燃料消耗。因此，窯尾溫度應控制在220~400℃。

三、煅燒溫度高鋁礬土的燒結溫度與礬土中雜質氧化物的種類和數量有關。R2O對燒結溫度的影響更大。當R2O含量小于3.0%時，燒結溫度與R2O含量之間的經驗關系為:t=1625~91.4R中的t-燒結溫度為℃；R-R2O含量為%。對于泥狀結構和粒狀結構的高鋁土礦，物料的燒結溫度分別比經驗關系計算的溫度降低或升高10~20℃。煅燒溫度低，物料欠燒；煅燒溫度高，大量玻璃相生成，達不到所需的體積密度和孔隙率指標。同理，高鋁礬土的燒成溫度受氧化鋁的影響較小，但其影響遠小于R2O。鋁礬土的燒結溫度主要取決于Al2O3/SiO2的比值。Al2O3/SiO2比為2.55的ⅱ等高鋁礬土難以燒結，燒結溫度為1700℃。特鋁礬土的燒結溫度為1550~1600℃，高鋁礬土的燒結溫度為1500℃左右。

4.煅燒時間物料莊回轉窯的停留時間與礦石的進料量有關，進料量取決于轉速。因此，調整回轉窯的速度可以控制物料的煅燒時間。窯內物料停留時間r.窯內徑d.L.斜度S.轉速n之間有下列關系：r=100L/dπSn,min由于回轉窯的窯型選擇，上述參數只適用于窯內物料。因此，除了正確選擇窯型外，還必須考慮窯的更好速度，以確保材料有足夠的煅燒時間，使材料燒結。回轉窯的轉速。下料量與物料煅燒時間有以下參數關系。當轉速為58~60r/min，下料量為1500~2000kg/h時，煅燒時間為4h。

五、火焰性質在回轉窯中煅燒高鋁礬土應采用哪種性質的火焰，是一個有爭議的問題。實踐表明，采用還原焰煅燒，體積密度低，材料截面容易產生細小裂紋。第二，由于氧化還原火焰的燃燒溫度容易受到過多空氣系數的影響，使其燃燒不穩定；第二，氧化物在缺氧狀態下產生氧氣，從而影響其燒結。所以煅燒高鋁礬土最好采用弱氧化火焰。弱氧化焰能使火焰具有7~9m的長度，因此燃燒溫度穩定，獲得的礬土熟料體積密度高，波動小，礬土熟料質量穩定。

六、窯體冷卻為降低窯體表面溫度，許多廠礦在筒體表面閑水冷卻。實際上，由于水冷，窯內砌筑的高鋁磚被剝落，掉頭現象嚴重。停止水冷時，高鋁磚的剝落現象明顯減少。另外，水冷會加速窯殼鐵皮的氧化，所以窯皮的水冷不如風冷。

7.物料冷卻速度的實踐表明，不同的冷卻速度對熟料的體積密度有一定的影響。在相同的鍛燒溫度下，熟料進入冷卻簡并立即水淬冷后，熟料顏色變為灰綠色，體積密度較低，但經冷卻處理后體積密度比水淬高0.02~0g/cm3。這種情況主要是由于慢速冷卻析晶較多，而快速冷卻則保留了較多的玻璃相。所以煅燒高鋁熟料不宜采用水淬急冷的方法。對筒空氣冷卻器適用于小型回轉窯。該冷卻器結構簡單，操作方便。而且利用物體冷卻時所釋放的熱量預熱二次空氣，可提高燃燒溫度，既可利用余熱，又可實現節能。

8.燃料和燒嘴的選擇視當地燃料資源而定，可將粉煤、柴油或重油作為回轉窯鍛燒鋁土熟料的燃料。

九、提高回轉窯煅燒高鋁礬土質量的措施我國高鋁礬土原料多為D~K型。但由于原料中R2O.TiO2含量高，波動大，采用塊狀原料煅燒工藝，礬土熟料質量不如圭亞那。蘇里南等國家的出口價格也比這些國家的同類產品低40~60%。為了改變這種狀況，在現有回轉窯煅燒礬土熟料技術的基礎上，應采取以下改造措施:1)窯內原料應采用礦石均化成球技術。我國高鋁礬土原料包括致密塊狀材料和不均勻的疏松顆粒狀材料。原始煅燒熟料不易滿足燒結要求。就成分而言。甚至同一礦區的原料。成分變化也很大。所以礦石在人窯前要均勻處理：進行磨細、配比、壓球作業。這樣，不僅可以利用粉礦制成不同等級的熟料，減少批量產品質量的波動，而且有助于降低熟料的燒制溫度。采用原料提純.合成煅燒工藝由于我國高鋁礬土礦石中TiO2.Fe2O3.R2O含量較高，所以礬土熟料中玻璃相.剛玉相含量較高，莫來石相含量較低。為了提高高鋁磚的高溫性能，需要增加礬土熟料中莫來石相的含量，降低玻璃相的含量。所以，若要對高鋁礬土原料進行浮選凈化，除去有害雜質氧化物；依據原料的化學礦物組成，配合一定量的粘土，提高燒后莫來石相的含量，這種礬土熟料的質量可與圭亞那的礬土熟料相比較。

10.以純高鋁礬土為原料，在豎窯中掌握適當的煅燒溫度是關鍵。此外，采用合理的煅燒工藝條件和正確的操作，可以煅燒出質量較好的高鋁礬土熟料。

煤與礦石的比例為1:8~l:10。每公斤煅燒礦石的熱耗為2500~3100kJ。每層礦石的添加量為1500~1700kg，煤炭需要120~170kg。

2)每三層裝窯作為一個循環層次的數量、水平和煤比的變化應根據底火的實際情況進行控制。

3)通風條件為自然通風，豎窯頂口排氣由煙囪排出。有時候，當天氣悶熱或礦石過小等因素導致窯內通風不暢時，需要低壓送風。

4)豎窯上部煙道廢氣溫度應小于150℃；中部強火層窯溫為1500~1700℃；下出口熟料溫度為60~100℃。

五、高鋁礬土礦石理論燒減值15%，實際燒減值30%左右。

6)裝料深度為0.7~1.05m；裝料層數為2~3層。材料表面與窯頂口的距離為0.2~0.25m。6)每次間隔落料時間為2h~2040min。

7)每窯循環時間為60~72h。窯體積越大，循環時間越長。8)容積50~55m3的豎窯日產熟料量為4~17t，容積60~80m3的豎窯日產熟料量為18~22t。

八、熟料質量塊度3~20cm，過燒料與欠燒料之和應小于5%。九、制作高鋁磚用高鋁礬土熟料的質量要求，如冶金部頒發的YB2212~82標準。