莫来石技术研究报告.docx

莫来石技术及市场

莫来石技术研究报告

莫来石技术及市场

目录
第一章莫来石简介 1
第一节产品概述 1
第二节产品说明 2
第三节理化性质 4
第四节技术指标 5
第二章莫来石国内外生产工艺及技术进展 7
第一节国内外主要生产工艺介绍 7
第二节国内外核心生产工艺详述 8
一、工艺原理 8
二、工艺流程 10
三、工艺过程 10
四、设备一览表 11
五、岗位定员 11
六、成本核算 12
七、环境保护 13
八、技术特点 13
九、产品质量标准 16
十、项目可行性分析 17
第三节各种生产方法优缺点比较 17
第四节国内外生产技术研究最新进展 18
第三章莫来石用途 20
第一节用途概述 20
第二节国内需求厂家及联系方式 43

第二节下游产品解析 22
一、耐火材料 22
二、高温和工程材料 22
三、电子封装材料 23
四、光学材料 24
五、其他应用 25
第三节国内外最新应用研究进展 26
第四章莫来石国内外生产状况及生产厂家 29
第一节 国内外生产状况 29
第二节国内生产厂家及规模 29
第三节国外生产厂家及规模 30
第四节国内外产量走势分析 31
第五章莫来石市场行情 34
第一节市场状况分析及预测 34
第二节供需状况分析及预测 36
一、供给状况分析及预测 36
二、需求状况分析及预测 36
第三节价格分析 37
第四节进出口状况分析 39
第六章莫来石销售策划 42
第一节 国内外市场分布 42
一、国外市场分布 42
二、国内市场分布 42
一、中国南玻集团股份有限公司 43
二、山东金晶科技股份有限公司 45
三、福耀玻璃工业集团股份有限公司 46
四、安徽方兴科技股份有限公司 48
五、北京首钢股份有限公司 50
六、鞍钢股份有限公司 52
七、武汉钢铁股份有限公司 54
八、中粮地产（集团）股份有限公司 55
九、唐山陶瓷股份有限公司 57
十、上海斯米克建筑陶瓷股份有限公司 59
十一、山东江泉实业股份有限公司 60

二、韩国HANKOOK陶瓷 63
四、新口本制铁公司 65
五、美国PPG工业公司 67
六、英国皮尔金顿公司 67
第四节潜在客户分析 68
第七章莫来石技术开发、项目投资、生产及销售注意事项 70
第一节产品技术开发注意事项 70
第二节项目投资注意事项 70
第三节产品生产注意事项 71
第四节产品销售注意事项 71
莫来石技术及市场

图表目录
莫来石基本性质 1
莫来石图示 2
莫来石晶体结构图 4
烧结莫来石理化性能 4
莫来石产品技术指标（wt%） 5
莫来石工艺流程图 10
莫来石主要生产设备表 11
莫来石砖 20
陶瓷热风炉的结构 21
2008-2011年国内莫来石生产厂家及生产规模统计 30
2008-2011年国外莫来石生产厂家及生产规模统计 31
2004-2010年莫来石全球产量统计 32
2011-2015年莫来石全球需求预测 33
2006-2015年我国莫来石产量（万吨） 36
2006-2015年我国莫来石市场需求量（万吨） 37
2007-2008年我国莫来石平均出厂价格走势（单位：元/吨） 38
2007-2010年我国莫来石出I」情况（单位：万吨） 39
2007-2010年我国莫来石进I」情况（单位：万吨） 40
莫来石在各应用行业占有市场份额 43
2006-2011年中国南玻集团股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 44
中国南玻集团股份有限公司联系方式 44
2006-2011年山东金晶科技股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 45

山东金晶科技股份有限公司联系方式 46
2006-2011年福耀玻璃工业集团股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 47
福耀玻璃工业集团股份有限公司联系方式 48
2006-2011年安徽方兴科技股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 49
安徽方兴科技股份有限公司联系方式 49
2006-2011年北京首钢股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 51
北京首钢股份有限公司联系方式 51
2006-2011年鞍钢股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 53
鞍钢股份有限公司联系方式 53
2006-2011年武汉钢铁股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 54
武汉钢铁股份有限公司联系方式 55
2006-2011年中粮地产（集团）股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 56
中粮地产（集团）股份有限公司联系方式 56
2006-2011年唐山陶瓷股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 57
唐山陶瓷股份有限公司联系方式 58
2006-2011年上海斯米克建筑陶瓷股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 59
上海斯米克建筑陶瓷股份有限公司联系方式 60
2006-2011年山东江泉实业股份有限公司主要财务指标（单位：万元） 61
山东江泉实业股份有限公司联系方式 61
德国乐伊瓷砖联系方式 63
韩国HANKOOK陶瓷联系方式 64
安赛乐米塔尔公司联系方式 65
新口本制铁公司联系方式 66
英国皮尔金顿公司联系方式 68
莫来石技术及市场

第一节产品概述
莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，这一类矿物比较稀少。莫来石 是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。天然的莫 来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。莫来石矿被用来生产高温耐火材.料。莫来 石是A12O3-S1O2二元系中常压下唯一稳定存在的二元化合物，化学式为 3A12O3-2SiO2,天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成。
莫来石是一种优质的耐火材.料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软 化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，目前主要有高纯电熔 莫来石、普通电熔莫来石、全天然铝矶土精矿烧结莫来石和轻烧莫来石。
性能
数值
理论密度（g/ciA）
3.15-3.22
熔点℃
1850
莫氏硬度
7.5
晶系
斜方晶系
膨胀系数(25-1000D (10VC)
5.3
抗折强度（室温）
58.8MPa
断裂韧性（Kic/Mpa.m"2）
2.9

莫来石技术及市场

性能
数值
断裂强度（+Mpa）
246

第二节产品说明
莫来石在大气压下是ALO3-S1O2系中唯一稳定的化合物，莫来石的组成处在 2Al2O3SO2至3Al2。3§。2之间。莫来石本身的组成（重量）是72%刈。3和 28%SiO2,而饱和固溶体组成是78%42。3和22%SiO2，即莫来石固溶体中可以 固溶含量达6%的AI2O3。典型的莫来石的AI2O3-S1O2，其熔点较高（1850C）, 硬度大，高温蠕变值小，抗化腐蚀性好，显示出优良的耐火性能。
但若组分中SQ过量，则会出现相转变，降低材料的综合使用性能，若A12O3 过量，则会增加材料的热膨胀，降低材料的热震稳定性；莫来石具有联锁的晶粒 结构特征，拥有其它无机非金属材料不具备的优良特性，如较低的热传导系数和 热膨胀系数，高的抗蠕变和热震稳定性，优良的电绝缘性、化学稳定性和高温强 度等，可作为高温结构材料，红外透明窗口、微电子基底材料，还可作为催化剂 载体材料。纯莫来石的AI2O3含量范围为62%〜100%,为高铝材料，其结构中｛AD｝ 八面体起到了稳定的骨架支撑作用，因而莫来石十分稳定，耐火度高达1850C, 抗化学侵蚀，抗高温蠕变。3Al2O3-2S1O2莫来石的弹性模量低，为200GPa,约 为Al2O3-SiC的一半，热膨胀系数小，在20〜1000℃时为5.16X10-6。。,，约为 AI2O3. Z1O2的一半，与S1C相近，抗热震性好，因而正日益受到人们的重视。
莫来石的结构同硅线石的结构极其相似。莫来石为斜方品系。平均结构由 ｛A1O6｝八面体共棱连结成平行c轴的链，位于单位晶胞(001)投影面4个角顶 和中心，在每个单位晶胞的z=l/2处(相当于硅线石单位晶胞的z=l/2, 3/4处) 八面体链与｛S1O。和｛A1O。四面体相连，四面体组成双链亦平行c轴。四面体桥 氧位及其它位的氧原子要失去，四面体中剩余的氯原子及T位A1和Si离子发生 位移。与此同时伴随着四面体中A1代替Si。
莫来石的晶胞参数c值是硅线石c值得一半，由此可推论对硅线石四面体中 A1和Si的有序分布来说莫来石四面体中的A1和Si是无序的。

第三节理化性质
M为莫来石汉语拼音的字首；后面的数字为氧化铝的含量；短线后面是品 级。
牌号
化学成分（质量分数），%
体积密度
g/cm3
显气孔率%
（吸水率
%）
耐火度
CN
A12O2
T1O2
FC2O3
Na2O+K2O
M70-
1
68-73
W0.5
W0.5
W0.4
22.90
W3 (1.5%)
180
M70-
2
68-73
W1.5
WLO
W0.4
22.80
W3 (2%)
180
M70-
3
68-73
W2.0
W1.5
W0.4
22.80
W3 (2%)
180
M70-
4
68-73
W3.5
W2.0
W0.4
22.70
W4 (2%)
180
M60-
1
57 〜62
W0.5
W0.5
WO.3
22.65
W5 (3%)
180
M60-
57 〜62
W1.5
WLO
WO.3
22.65
W5 (3%)
180

化学成分(质量分数)，%

2

M60-
3
57 〜62
W2.5
W2.0
W0.3
22.65
W5 (3%)
180
M45-
1
43 〜48
WLO
W0.5
W0.4
22.55
W4 (1.5%)
176
M45-
2
43 〜48
W1.5
<1.0
W0.4
22.55
W4 (1.5%)
176
M45-
3
43 〜48
W2.0
W1.5
W0.4
22.55
W4 (1.5%)
176
M45-
4
43 〜48
W1.5
<1.0
W2.5(Na2O
W0.3)
22.55
W4 (1.5%)
176

第四节技术指标

日本(JU)
日本(JSh)
英国(E)
国内(Sd)
A12O3
70.83
75.83
72.83
75.99
S1O2
2735
22.74
25.8
22.81
FC2O3
0.76
1.08
0.44
0.74
T1O7
0.19
0.09
0.12
0.3
MnO2
0.01
0.01
0.01
0.01

日本(JU)
日本(JSh)
英国(E)
国内(Sd)
CaO
0.1
0.12
0.04
0.14
MgO
0.18
0.11
0.23
0.04
k2o
0.43
0.09
0.83
0.05
Na2O
0.01
0.27
0
0.16
I.L
0.15
0
0.2
0.02
总杂
1.68
1.77
1.67
1.43

11

第一节国内外主要生产工艺介绍
莫来石化工艺H 1924年发现以来，依据原始料可以分为儿种技术，其中包 括粘土矿物的烧结、纯氧化物混合、胶状混合、溶解-沉淀等。在1924年，Bowen 等人首次公布的晶相图示出来IT苏格兰岛的含70o 5%A12O3化学成分的化合物
(3A12O3-2S1O2),命名为莫来石。通过研究发现在温度上升时所得到的溶胶或 氧化物的混合物，化学计量S1O2和A12O3颗粒反应，从而形成莫来石。在这种 固-固烧结工艺中，莫来石形成温度是依据细粒混合的均匀度和原始形式的颗粒 尺寸。对于沉淀方法来说，配料混合要受到沉淀条件的影响。对非晶形材料的宜 接莫来石化进行了一些调查研究，例如，通过传统熔融制备玻璃，通过缓慢水解 和胶化溶液制备了静电凝胶，通过喷雾高温分解制备静电凝胶。对丁•粘土矿物来 说，结晶晶相的形成随所用原始料的性能不同而不同。
莫来石主要以三种形式产出，即烧结莫来石，电熔莫来石和电熔氧化错莫来 石。消耗和生产均维持在相对小的规模，可能一年仅为数万吨。只有欧洲、北美、 南美和日本的少数生产厂家在进行生产。莫来石的主要用途是作耐火材料，两个 主要市场是炼钢工业和玻璃工业。陶瓷工业也是一个重要市场，虽然用量不及前 二者。莫来石的需求量受到炼钢和玻璃工业呈现的周期的影响。
烧结莫来石通常在迎转窑中生产，虽然有一主要生产厂家采用的是隧道窑。 电熔莫来石可能是用希金斯炉或倾倒式电弧炉生产，后者是近年发展起来的。烧 结操作在隧道窑中进行，按一定比例的高岭土和锻烧氧化铝砖混合物在1740℃
条件下缎烧。在窑内停留时间一般为36小时，包括在最高温度下至少4小时的 均热时间。
金融莫来石也是莫来石生产的一种主要方法。一座希金斯用来熔融拜耳法生 产的三氧化二铝和硅砂的混合物，产出10吨的铸块。对硅砂质量的约束主要是 铁的含量，通过认真的选择来源，其含量控制在0.04%以下。熔融出现在2000 ℃量级温度，融化技术决定熔融产品的颜色和密度，冷却程序决定于最终晶体大 小。
第二节国内外核心生产工艺详述
一、工艺原理
由丁・ IT然界没有具有经济价值的天然莫来石矿，所以莫来石粉体都是通过人 工合成得到的，其制备方法可分为传统法和化学法两大类。传统法包括电熔法和 烧结法两种，对它们的理论研究分别始于20世纪30年代和40年代，工业应用 始于60年代。它们是以天然硅铝矿如高岭石、叶腊石、硅线石、蓝晶石、红柱 石等为原料分别通过高温熔融和高温烧结反应制得，其工艺路线为：
烧结法：粉体原料混合一压制成块一于1700C高温烧结一冷却后破碎分粒 研磨f烧结莫来石细粒粉体。
电熔法：粉体原料混合一在电弧炉中2000C熔融一冷却后破碎分粒一研磨 f电熔莫来石细粒粉体。
传统法所得产品通常含有氧化铝和氧化硅的偏析相和由原料不纯带入的大
量杂质（如氧化铁和氧化钛等），因此只能用于制作一般的耐火材料，而不能用 丁•精细莫来石陶瓷材料的制备。虽然采用铝和硅的高纯氧化物或氢氧化物为原料 可克服上述缺点，但仍存在有反应物混合在微米尺度、反应温度高（一般在1650 ℃以上）、反应时间长、产品颗粒度大和烧结活性差的缺陷。
化学法是近十年来新发展起来的制备方法，它是以硅、铝的醇盐或硅和铝的 无机盐为原料，通过共沉淀或溶胶一凝胶等工艺，先制得莫来石的先驱体，然后 在一定温度下锻烧制得莫来石粉末，其工艺路线为：
硅、铝可溶盐混合f共沉淀或胶凝一莫来石前驱凝胶f脱溶剂一般烧一莫来 石前驱粉末一煨烧一莫来石粉体。
化学法所得莫来石粉体一般组分均匀，颗粒细纯度高，烧结活性好，为高性 能莫来石陶瓷材料的发展和应用开拓了广阔的前景。
化学法制备中莫来石前驱粉末中，硅、铝的混合均匀尺度影响和决定着锻烧 过程中莫来石的形成温度。当混合尺度在分子水平时（即形成单相前驱体），莫 来石形成（或结晶）温度约在980C；当混合的尺度在纳米或胶态范围时（即形 成两相前驱体），莫来石形成（或结品）温度相对较高，在1200-1300℃,莫来石 前驱体中硅、铝的混合程度取决于所用原料种类及混合工艺。以硅醇盐和铝醇盐 为原料时由于硅醇盐的水解和聚合速率小丁・铝的醇盐，为了达到真正的共缩合并 形成单相莫来石凝胶前驱体，必须仔细控制混合工艺和条件。
二、工艺流程

三、工艺过程
1、选矿。根据原料的化学成份确定合适的配方。有的工艺使用高岭土和矶 土混合物，有的加石英，有的加氧化铝粉，还有用高岭土一次烧成的。根据产品 品级的不同，各种矿物原料的混合配方也不同。如含氧化铝47%级莫来石，含氧 化铝60%级莫来石，含氧化铝70%级莫来石等。
2、将需要的各种原料破碎后均匀地混在一起湿磨成目的泥浆，水分约60%。
3、把绝大部分水分用压滤机去除并初步烘干，使水分低于10%。
4、把金属杂质去掉并将干泥浆挤成棍状，然后烘干使水分低于T%。
5、将烘干的棍状泥浆用回转式燃烧炉或隧道窑煨烧，根据产品品级的不同,
燃烧温度也不同，如47%级莫来石1500摄氏度，60%级莫来石1650摄氏度，70% 莫来石1750摄氏度等。
6、在煨烧达到温度的峰值后，缓慢降温以形成莫来石矿相。
7、完全冷却后可再进行破碎，筛分，装袋等。
四、设备一览表
主要生产设备
破碎机
磁选机
球磨机
成型机
回转窑
顶车机
冷却机
送坯车
搅拌机
干燥窑
泥浆泵
隧道窑
压滤机
打包机
烘干机

五、岗位定员
岗位定员法是一种根据岗位数量和岗位工作量计算定员人数的方法，是依据 总工作量和个人劳动效率计算定员人数的一种表现形式。在有些条件下，用人多 少与生产任务多少没有宜接关系。用岗位定员法确定定员人数所依据的工作量不
莫来石技术及市场

是生产任务总量或其转化形式，而是各岗位所必须的生产工作时间总量：工人劳 动效率也不是按照劳动定额计算，而是按照一个工人在每班内应有的工作负荷量 计算。在计算时，还要考虑生产班次、倒班及替班方法，对于采用连续生产，实 行轮休制的单位，还要根据轮班形式，考虑轮休人数。
它主要适用于看管大型联动设备的人员、H动流水线生产的岗位定员；也适 用于有一定岗位，但没有设备、乂不能实行劳动定额的人员，如检修工、质检工、 电工、水泵和空压机的运行工、警卫人员、茶炉工、清洁工、收发员、门卫等。 前者为设备岗位定员，后者为工作岗位定员。莫来石生产过程采用设备岗位定员o
计算公式为人①詈”，其中 K
M-岗位定员人数；m-岗位定员标准；s-班次；n-同类岗位数；E-轮休系数;
K-出勤率
六、成本核算
成本核算就是把一定时期内企业生产经甘过程中所发生的费用，按其性质和 发生地点，分类归集、汇总、核算，计算出该时期内生产经营费用发生总额和分 别计算出每种产品的实际成本和单位成本的管理活动。其基本任务是正确、及时 地核算产品实际总成本和单位成本，提供正确的成本数据，为企业经甘决策提供 科学依据，并借以考核成本计划执行情况，综合反映企业的生产经营管理水平。
完整地归集与核算成本计算对象所发生的各种耗费。对丁•莫来石企业开展增 产节约和实现高产、优质、低消耗、多积累具有重要意义。

莫来石技术及市场

七、环境保护
1、以防为主减少扬尘点。从工艺相置上尽量减少物料在转运点以及输送设 备之间的物料落差，做到尽可能的减少扬尘点。从工艺设备选型上，尽量使用密 封性能好的设备和尽可能的采用负压操作工艺，减少扬尘，此外，尽可能采用密 封储存库而不用敲开库。
2、选用高效除尘器降低排放浓度。耐火材料厂废气污染主要是粉尘污染， 为了降低粉尘排放，在工艺流程的选择上和工艺设备选型时，尽量选用污染源强 度比较小的流程和设备，同时采用高效除尘设备。
3、对于各扬尘点，在能够布置除尘系统的地方均设置除尘装置，如仓顶、 仓底和输送转运点等。
4、烧成车间在生产过程中产生大量余热，设计采用避风天窗等自然通风措 施排除余热，以改善劳动条件。
5、耐火材料厂噪声主要来自球磨机、成型机和高压风机，其噪声一般在 85-115分贝。目前，对球磨机设备噪声尚无经济有效的办法，使其达到国家标准, 故只能在设计中尽量采用一些措施减少噪声的发生和干扰。尽量选用低噪声设 备；同时厂区内尽量扩大绿化面积，搞好厂区绿化，利用植被降低噪声影响。
八、技术特点
烧结合成莫来石大多采用天然的矿物原料如高岭土、硅线石、铝研土等和工 业氧化铝合成。工业氧化铝的纯度、细度和成份波动范围很小，可视为一常数。
因此，其它矿物原料的选择对合成莫来石质量的影响是至关重要的。
选择的优质高岭土矿通过机械选矿，使其杂质含量低，颗粒细，塑性好，质 量稳定。高纯高岭土活性大，促进莫来石化的进程，有利于熟料的烧结。兰晶石 的莫来石化温度低，配料中加入一定量的兰晶石，在一次莫来石化开始时就可以 形成数量很多的针状晶核，最终获得呈长柱状连锁交织网络结构的莫来石熟料, 大大提高了合成莫来石的机械强度和抗热震性能。
采用振动磨作使其原料获得最佳的细度要求。原料超细粉碎后，选择湿法混 合细磨，粘土加水后成为高分散体系的胶体，流动性好，与工业氧化铝混合时.， 使颗粒之间的接触面增大，物料混合均匀。实践证明，将配合料超细粉碎，经湿 混合细磨是有利于莫来石同相反应顺利进行的重要工艺条件。
采用真空挤压成型，提高坯体的致密度。真空挤压成型是在真空练泥机中对 泥料进行真空处理，坯料中的空气体积可降至0.5%-1%,坯料密度均匀。烧成后 的莫来石熟料显气孔率0.3%-0.5%,体积密度可以达到2.9-3.0g/cni3,而且莫来 石生成量较高，显然成型方式对莫来石熟料的质量有直接的影响。
采用合理的烧成制度和先进的窑炉设备，保证了高温烧成烧结法合成莫来石 在烧成过程中包括固相反应和固相烧结两个过程。用高岭土、兰品石和工业氧化 铝为合成莫来石原料时，烧成过程发生一次莫来石化和二次莫来石化的固相反 应。高岭土和兰晶石在1000℃-1200℃产生一次莫来石化反应，形成莫来石晶核。 在1000-150CTC范由内快速升温，一方面有利把晶核尽可能多地保荐下来，另一 方面可以使坯体的体积收缩和坯体二次莫来石化的体积膨胀同时进行，防止或减 少二次莫来石化引起坯体疏松，从而降低固相烧结的难度。当温度高于1500c 后，二次莫来石化趋于完成，升温速度应减慢或有适当的保温时间，使莫来石 化有充裕时间进行，周相反应终了温度约在1650℃左右。适当提高莫来石的烧 结温度，不仅可以得到烧结好、体积密度大的熟料，而且熟料的纯度和质量也相 应会得到提高。
莫来石的合成和工艺技术概括如下：固态烧结，溶胶-凝胶法，化学蒸发沉 积法，气-固反应，凝胶浇铸，H燃，瞬态粘性烧结，样板粒子生长，复相成核 及生长等。所有方法在具有许多优点的同时也有许多缺点，虽然固态烧结法是利 用工业散料生产，非常规法包括溶胶-凝胶法被应用。就这些不同合成和加工方 法而言，初级粒子材料有氧化铝、二氧化硅、高岭石、A1及Si的有机盐和无机 盐。不同添加剂如：MgO、T1O2. C12O3等，对莫来石陶瓷的相生长和致密化 有明显影响。化合物铝和硅的比例对反应物的煨烧和烧结温度影响很大。烧结温 度是莫来石化的一个重耍过程，如固态烧结、胶体法及溶液沉淀法产生莫来石化 时的烧结温度分别为大于1600℃、1200〜1400℃及1000C左右。这很可能是由于 在不同工艺中混合物的比例不同造成的。
散料和细料的晶界扩散系数低时.，要想获得高密度莫来石就需要高的烧结温 度。如果初级粒子尺寸小于lum,那么扩散距离将减小且烧结驱动力将提高。 有时能用5〜5011m的粒子在较低温度下先莫来石化，进而致密化制得高密度莫来 石。最后制得的莫来石的表面形态和显微结构取决于致密化及莫来石化过程，这 可能受扩散控制，也可能受核化率控制。
致密化比率及显微结构也取决丁•初级粒子的总组成。莫来石显微结构中的残
余玻璃相对由液相烧结引起的较高的致密化是很重要的。
九、产品质量标准
1、以氧化铝、矶土及粘土为主要原料通过研磨、均化、烧结方式所产生的
主晶相为莫来石、不含石英相的耐火原料。产品质量需符合YB/T5267-2005标 准中的相关要求。
2、相关标准
产品生产过程中的相关过程检验符合下述标准。
GB/T2999耐火材料颗粒体积密度试验方法
GB/T6900.3粘土、高铝质耐火材料化学分析方法邻二氮杂菲光度法测定三
氧化二铁量
GB/T6900.4粘土、高铝质耐火材料化学分析方法EDTA容量法测定氧化铝
GB/T6900.5粘土、高铝质耐火材料化学分析方法过氧化氢光度法测定二氧
化钦量
GB/T6900.9粘土、高铝质耐火材料化学分析方法原子吸收分光光度法测定
氧化钾、氧化钠量
GB/T7322耐火材料耐火度试验方法
15

莫来石技术及市场

GB/T17617耐火原料和不定形耐火材料取样
YB/5142冶金矿产品包装、标志、运输、贮存和质量证明书
十、项目可行性分析
莫来石具有耐高温，抗氧化，蠕变率低，荷重软化温度高，优异的抗酸碱腐 蚀性，电绝缘性能好，介电系数低等优点，莫来石陶瓷不仅可以用作工程材料， 还可以作为高级耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃 气和水泥等工业上，国内外市场需求强劲。
该项目符合国家产业发展政策和行为规则，产品市场前景良好。项目建设方 案科学合理，制造水平和工艺技术国内领先，产品具有较高的市场竞争力，市场 潜力巨大。
第三节各种生产方法优缺点比较
莫来石的主要生产技术有两种：烧结法和电熔法。
烧结合成莫来石大多采用天然的矿物原料如高岭土、硅线石、铝矶土等和工 业氧化铝合成。工业氧化铝的纯度、细度和成份波动范围很小，可视为一常数。 因此，其它矿物原料的选择对合成莫来石质量的影响是至关重要的。粘土中的杂 质主要是Fe2O3、T102、CaO、MgO、K2O、Na2O等，它影响着莫来石生成的 数量和质量。其中危害最大的是R20, R2O抑制莫来石的形成，在高温下导致 莫来石分解，并产生多量的富硅玻璃，降低莫来石含量和制品的高温性能。当
R2O含量超过3%时，莫来石晶体儿乎被吞食殆尽。选择的优质高岭土矿通过机 械选矿，使其杂质含量低，颗粒细，塑性好，质量稳定。
电熔莫来石砖以高研土、工业氧化铝和耐火黏土为原料，加入木炭或焦炭细 粒作还原剂，成型后采用还原电熔法来制造。电熔法生产的莫来石，具有导热性 能好、热膨胀系数小、抗渣性能强等特点，主要用于新型的浇钢滑板、连铸包的 定径水口及长水口、玻璃窑炉的关键部位，其理化指标已达到了国内外同类产品 水平，根据市场需要开发了三种不同的莫来石产品，可根据用户需要加工各种规 格产品。
因此通过比较可以，烧结法与电容法生产莫来石都各有所长，在生产工艺的 选择上，应该根据企业的实际情况，结合当地莫来石原料的矿物特点以及成本节 约经济的角度，徐泽适合企业发展的莫来石的生产方法。
第四节国内外生产技术研究最新进展
用高岭石和氧化铝的混合物制备了莫来石陶瓷。这些莫来石陶瓷在1450℃ 和1500C,高变形率(10-2-10-3S-1)下的单轴抗压实验中发生塑性变形。实验中 镀h-BN的S1C板制成的筒发生变形。这一研究表明必须找到更适合的润滑材料 和模型板，以降低莫来石基陶瓷与模型间的摩擦力。这些热工方法可为莫来石基 陶瓷衬底提供优良的结构化的表面。
通过用磨碎研磨过的蓝晶石与金属铝的混合物合成制得致密莫来石。磨碎研 磨可有效减小蓝晶石-铝粉混合物的微粒尺寸且使混合物混合均匀。在燃烧前近 一半的铝粉在研磨过程中即被氧化。在氧化-燃烧过程中，经过研磨的金属铝的 固态和液态氧化铝被氧化为氧化铝。这些与硅混合的高活性的氧化铝在蓝晶石煨

莫来石技术及市场

烧到1600C、lh生产一种致密、等轴、结晶良好的莫来石时被排出。
国外研究机构做了用溶胶-凝胶和混合粉制备的等效于3A12O3-2S1O2的莫 来石初级粒子的临界分析。分析了高岭石在不同加热速率下的反应的附加实验。 初级粒子的均匀性结果形成四方莫来石。胶状尖晶石与余下的二氧化硅通过扩散 -成核过程形成斜方莫来石。初级粒子与极微的均匀媒介物的反应也遵循这一原 理。高岭石的层状格子结构有两个尺寸的均匀原子。反应过程和它们互相影响的 程度取决于高岭石的结晶度和杂质。
虽然莫来石本身的抗热震性能好•，但是在常温下，普通的莫来石材料就暴露 出韧性差、耐蚀性差等弱点，所以，今后关于莫来石的发展方向之一就是与别的 强度高、韧性好的材料（如碳化硅、氧化钻）复合形成新型耐高温、耐腐蚀材料。 原先的锻烧生产出的莫来石往往是与石英共生的双晶相产品，如果在锻烧过程中 进行进一步处理，可以生产出单晶相的莫来石，它的性质也是今后的一个研究方 向。还有一个重要的研究方向就是超微、超细材料的制备，如前面提到的高岭土 通过水热晶化法制备莫来石复合纳米晶以及莫来石基的纳米复合陶瓷。纳米陶瓷 的力学性能较之同化学组成的陶瓷要高儿个数量级，并会有其独特的性质出现。 但是要充分开发莫来石基纳米陶瓷的潜力，有许多问题还有待进一步探索和研 究，例如纳米陶瓷的烧结动力学、纳米陶瓷的强韧化机理及超塑性等都需作更深 入的研究。
总之，莫来石的开发利用技术已经向高技术领域拓展，新的莫来石基材料将 不断涌现，大力开发莫来石以及相关矿物材料必然有助于无机非金属材料工业的 发展。
第一节用途概述
众所周知，作为一种耐火材料，莫来石在耐火工业中有着重要作用。除这一 传统应用外，莫来石陶瓷作为一种高温结构材料也受到越来越多的重视，主要是 由于这种材料在高温下强度衰减较小，并且有很好的抗蠕变和抗热震性能。莫来 石还具有耐高温，抗氧化，蠕变率低，荷重软化温度高，优异的抗酸碱腐蚀性， 电绝缘性能好，介电系数低等优点，因此莫来石陶瓷不仅可以用作工程材料，还 可以作为高级耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气 和水泥等工业上。

用作耐火材料是莫来石最大的应用领域，可用来制造耐火砖和耐火浇铸料 等，含有莫来石的耐火材料可用于钢铁厂、铝厂、水泥厂和炼油用耐火材料等等。 用莫来石做成的耐火材料制品具有很高的机械强度，高的密度和荷重变形温度， 较小的气孔率，抗热震性好以及在热膨胀曲线上不存在异常现象等特点。因此，
莫来石作为高品质耐火材料，其应用领域越来越广泛。
莫来石陶瓷具有良好的高温稳定性和抗热震性，因此被广泛用于地烟、防护 管以及热电偶管等耐热材料。日本Chichbu公司开发出了隧道窑中所用的高纯莫 来石陶瓷传送带，从而取代了不锈钢传送带，用于在1000℃以上烧结制备电子 陶瓷元件。莫来石属于斜方晶系，具有双折射小，在一定条件下可以获得透明陶 瓷。另外，莫来石还具有优良的透过红外线能力，可以在高温、腐蚀等恶劣的环 境中用作窗口材料。

随着电子工业的发展，对热敏电阻的需求不断增加，以及热敏电阻的性能要 求也越来越高。在彩电及监视器的消磁电路中，马达启用的PTC元件需求较大 的起始电流，这就要求PTC元件有足够小的常温电阻。莫来石的膨胀系数和介 电系数低，这正是微电子工业中IC技术和SMT技术所要求的，因此在电子材料 中莫来石的应用范围正在逐渐扩大。
第二节下游产品解析
一、耐火材料
作为耐火材料，莫来石具有许多优异的性能：（1）高熔点；（2）优良的抗蠕 变性能，在载荷作用下只有很小的形变；（3）低热膨胀，使之具有优良的抗热震 性；（4）优良的抗腐蚀性能；（5）高剪切模量。利用这些优异的性能，莫来石可 作为许多工业领域的耐火材•料。
钢铁工业是耐火材料的最大市场，以莫来石为基的砖可用于各种窑炉的内 衬。例如，它是熔炉（窑）、鼓风炉、炽热铁浇槽以及连续浇铸炉上部分内衬的 主要组成。炼钢工业是莫来石耐火材料的重变市场。它的高抗蠕变性和热抗振性 能是特别有价值的性质。在炼钢厂中用途虽有所不同，但一般来说莫来石是用在 座砖、滑动水口、炉口和喷枪中。虽然也用烧结莫来石，但电熔莫来石占优势。 滑动水口一般是加入电熔氧化错莫来石。然而，在相当多的这些应用中，莫来石 并非是耐火材料的唯一组分。
在一些潜在的应用中，莫来石受到较低成本的含氧化铝矿物如红桂石的竞 争。因而，其用途倾向于限制在起特殊作用的地方。在日本和德国，莫来石用在 它的抗蠕变性得以发挥的地方，如炼铁过程中的热风炉。在连续铸造过程中，氧 化错莫来石混合物用作滑动水口和炉口。
二、高温和工程材料
莫来石陶瓷的室温强度较低，限制了其室温应用，但是由于它具有优良的抗
蠕变和抗热震性，并且高温下室温强度衰减较小，再加上它在氧化环境下独特的 热稳定性，因而莫来石陶瓷材料作为独特的高温材料口益引起了人们的重视。美 国能源部在1992年的先进气轮机技术规划的报告中就明确提出必须研制低热膨 胀、低热损失的先进陶瓷发动机，并将莫来石列入了主要候选材料。目前，莫来 石陶瓷已在热机和汽轮机上得到了应用，尽管考虑到其力学性能和可靠性，它在 热机和汽轮机方面的应用尚需改进，但与其他材料相比，莫来石陶瓷仍不失为一 种极具潜力的高温工程材料。近年来，莫来石陶瓷还已用于高温力学测试中置于 高温环境下的部件。
在我国，莫来石的研究、开发已取得了一定的成果，莫来石陶瓷缸盖底板在 沙漠车上的试用已初步显示了该材料较好的应用前景。在德国，采用水稳定的离 子溅射技术已制造出了各种用途的莫来石地堪和垫板(VAW公司)，这些材料均 具有较好的抗热震性。此外，德国的Donnie公司新近研制出了铝硅酸盐长纤维 (Nextel)增韧莫来石复合材料。这种复合材料可在高达1100℃的氧化环境下长 期使用，并在螺旋浆飞机的排气装置上测试使用成功。
莫来石陶瓷还具有优良的抗腐蚀性和气密性。因此被广泛用于日烟、防护管 以及热电偶管等耐热材料。尽管莫来石陶瓷对熔融金属的抗腐蚀性比氧化错陶瓷 差些，但对气体的抗腐蚀性则好得多，而且莫来石陶瓷的气密性也很好，因此莫 来石适于制造保护管。
三、电子封装材料
当今时代，各种技术飞速发展，微电子封装技术是其中的关键技术之一，封
装已成为九十年代人类技术进步的十大关键技术之一，而陶瓷则是封装的基础。 封装包括相关联接、保护、冷却半导体电路并提供动力，因此它具有四大功效： （1）动力分配；（2）信号分配；（3）热量分配；（4）封装保护。
电子仪器产品要求体积小、重量轻、密封且精简，尤其是新时代计算机系统 对高性能封装的要求对陶瓷基片提出了新的挑战。为此，封装和基片材料应具备 如下性能：低介电常数、优良的绝缘电阻率、优良的热导率、高的布线密度、低 的烧结温度以便能与铜等金属实现共同烧结，此外，热膨胀系数应和硅相匹配。
莫来石具有优良的热膨胀和介电性能，这些性能在开发具有高密度封装的大 尺寸基体时尤为重要。莫来石的热膨胀稍高于硅，但是通过制备莫来石与玻璃以 及（或）与低膨胀陶瓷（堇青石或锂辉石）复合材料，则可提高匹配性能。
用于•高性能封装的陶瓷，对丁•介电常数的要求很高，封装尺寸越大，密度越 高，对它的要求就越高，因为低的介电常数可以保证信号的快速传递。纯莫来石 的信号传递时间比A12O3陶瓷低约14%,采用莫来石与玻璃及堇青石复合，传 递时间还会进一步降低，日本Yamamai玻璃公司便开发出了承载半导体器件、 感应线圈电容及电阻的莫来石玻璃陶瓷。低性能（如消耗类电子）封装最重要的 是价格低廉。目前，莫来石多层陶瓷已逐渐得到应用，预计会在未来得到广泛应 用。
四、光学材料
莫来石材料优良的抗热震性能，介电性能和高温强度以及较好的透光性，使 之成为独特的高温光学窗口材料。对莫来石材料在中红外光谱范围内光吸收行为 的研究表明，莫来石的光吸收行为比其他可能的材料，如尖晶石和蓝宝石的光吸 收性能好•。作为透过红外线的材•料，莫来石的主要应用在于作为化学条件较为苛 刻以及高温受到机械应力的环境下的窗口材料。
对于莫来石材料，直到波长5 um,光线透射性都很好•，但5um附近，光 线透射率有一个突然的截止。此外，在波长为413 nm附近，有一个吸收带。研 究表明，这一吸收带与工艺过程中造成的缺