概述 耐火材料是主要用于热工设备中抵抗高温作用的结构材料和用作其他高温容器或部件的无机非
金属固体材料。 工业炉窑等热工设备对耐火材料的性能要求是： 耐火度须在1580℃以上； 常温耐压强度和高温荷重变形温度（或称荷重软化点）高，一般炉窑建筑荷重不超过0.5～1公斤/厘米
2，为了使用安全，对耐火材料的要求超过此指标； 热稳定性高，热膨胀系数小； 化学稳定性高，抗渣性强； 外形整齐，尺寸准确。 耐火材料按照耐火基体的化学矿物组成可以分为多种，为了更好地使用尾矿，下面介绍两种与尾矿化学成分较接近的耐火材料。
一、硅砖 硅砖是含SiO
293%以上的耐火材料，是以富含
石英的
硅石或
石英岩为原料，加入少量石灰作结合剂，经高温煅烧使
石英转变为鳞石英和方石英与残余的石英以及高温形成的玻琉质共存的变相组织，属酸性耐火材料。 对用于制造硅砖原料的基本要求见表1。 表1 各级硅砖原料的基本要求
| 级别 | SiO2（%） | Al2O3（%） | K2O（%） | 耐火度（℃） |
| ⅠⅡ工业原料 | ＞97＞96＞95 | ≤1.2≤1.6≤2.1 | ≤0.25≤0.25≤0.25 | ＞17501750～1730＞1730 |
原料要求纯净，杂质分布均匀。不能局部集中，否则，使烧成扣的制品产生熔洞和熔疤，使用时就从这些熔洞和熔疤侵蚀深入内部而损坏。原料中必须含Al
2O
3和TiO
2低，因为少量的Al
2O
3或SiO
2能与SiO
2形成1545℃的共熔点，严重降低硅砖的耐火度和高温强度。原料如含有泥土，应洗涤干净。
二、半硅砖 半硅砖含Al
2O
3＋TiO
2＜30%而SiO
2＞65%的耐火材料，属半酸性制品。 制造半硅砖可以利用天然的含石英杂质的
粘土和
高岭土资源，在
耐火粘土、高岭土或石英岩
选矿时所得到的尾矿也可以用作半硅砖。 我国冶金焦炉用粘土质及半硅质耐火制品的标准见表2。 表2 冶金炉用粘土质及半硅质耐火制品部颁标准（YB402－63）
| 序号 | 制品理化指标 | 牌号及数值 |
| （JN）－35 | (JB) |
| 1234567 | Al2O3含量，不小于 SiO2含量，不小于 耐火度℃，不低于 2公斤/厘米2荷重软化开始温度℃，不低于 重烧线收缩%，1350℃2小时，不大于 显气孔率%，不大于 常温耐压强度，公斤/厘米2，不小于 | 35 169013000.524200 | 6016701320 25150 |
苏联对半硅砖分三级，质量指标见表3。 表3 苏联半硅砖的质量指标
| 指 标 | A级 | B级 | B级 |
| 耐火度℃，不低于 残存收缩或膨胀%，不大于 荷重变形温度℃，2公斤/厘米2，不低于 耐压强度，公斤//厘米2，不小于 气孔率/%，不大于 | 17100.5（1400℃）140010027 | 16700.5（1350℃）130015030 | 16101.0（1250℃） 100 |
一般工业国家的耐火材料约有60%～70%是用于冶金工业。其中55%～65%是用于钢
铁工业。因此，在发展冶金工业的同时必须发展耐火材料工业。不断革新耐火材料，可为提高冶金技术创造条件。制造高质量的耐火材料必须从选用优质原料着手。但是，也有某些热工设备对耐火材料的技术性能要求不是很高，可以考虑利用工业废渣制作，如金属矿山的尾矿当其矿物组分基本符合某种耐火材料的组分时，可以利用作为原料。 鞍山焦耐设计院曾利用鞍山某选厂尾矿和鞍山附近粘土在硅砖窑内试烧耐火砖。 尾矿和粘土是物理性质及化学成分列于表4、5。 表4 尾矿物理性质及化学成分
| 物理性质 | 颜色灰色，粒度通过4900孔/厘米2筛的筛余量为0%～40%一般在20%以下。比重2.61～2.97容量850～1330公斤/米3一般为1100公斤/米3左右。 |
| 化学成分性质 | TFe21.88 | FeO6.87 | Fe2O317.50 | SiO26200 | CaO1.99 | MgO0.72 | Al2O31.019 | S0.031 | 烧失量1.27 |
表5 鞍山附近粘土物理性质及化学成分
| 物理性质 | 颜色红黄色，颗粒坚硬，可塑性好。 |
| 化学性质 | 成分 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO |
| 含量（%） | 65.20 | 20.19 | — | — |
采用表6的四种配比将尾矿与粘土混合，用摩擦式压砖机按国家规定的标准砖尺寸压制成型，送入硅砖窑内煅烧，烧成温度在1300℃以上。据初步试验结果，用尾矿与粘土配比为90：10较好。但还不够理想，主要原因是尾矿中含铁太高。 表6 尾矿与粘土的配比和耐火砖的理想指标
| 序号 | 配合比 | 常温抗压强度（公斤/厘米2） | 常温抗折强度（公斤/厘米2） | 耐火度（℃） | 荷重软化点 | 湿孔隙率（%） | 吸水率（%） | 真比重（克/厘米2） |
| 尾矿 | 粘土 | 开始点（℃） | 破裂点（℃） |
| 1234 | 95908885 | 5101215 | 174.0367.6346.3308.0 | 83.2115.2110.5100.5 | 1580～1610＜1580＜1580＜1580 | 1480152014901280 | 1480152.0149.01380 | 4538.833.4— | —17.410.1— | 2.882.742.76— |
江苏某瓷土矿利用选厂尾矿配以适量的焦
宝石、4号瓷土自烧熟料等原料烧制成耐火砖，其试验结果如下： 该瓷土矿系热液蚀变矿床，其主要矿物为高岭石，其次为石英、玉髓、绢
云母、
明矾石、褐
铁矿、黄铁矿、方
铅矿、闪
锌矿等。淘选瓷土后尾矿的化学成分：
| SiO2 | 69%～71% |
| Al2O3 | 19%～21% |
| Fe2O3 | 1.5%～2% |
| SO2 | 1% |
| 烧失量 | 6%～8% |
尾矿粒度：最大颗粒0.5毫米、细粒0.2～3毫米，最细颗粒小于10微米。以65孔筛（0.25毫米）过筛，筛上量占37%，筛下量63%。尾矿的耐火度为1690～1710℃，软化温度为1469℃，体积缩小率20%。 4号瓷土和自烧熟料化学成分如表7。 表7 4号瓷土和自烧熟料化学成分
| 原料种类 | 化学成分（%） |
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | SO2 | 烧失量 |
| 4号瓷土自烧熟料 | 52.0064.03 | 28.002.69 | ＜3.0033.78 | ＜3.00— | 13.00— |
试验选择了四个方案，其结果如表8。 表8 江苏某瓷土矿利用尾矿烧制耐火砖试验
| 试验方案 | 原料配比（%） | 烧成温度（℃） | 气孔率（%） | 耐火度（℃） | 荷重软化温度（℃） | 抗压强度（公斤/厘米2） | 备注 |
| 尾矿 | 焦宝石 | 自烧熟料 | 4号瓷土 | 自烧废火砖 |
| 第一方案 | 100 | — | — | — | — | 1500 | 20 | 1690 | 1490 | 299 | 成型时，可塑性差，成型困难 |
| 第二方案 | 70 | — | — | 30 | — | 1370 | — | — | — | 100 | 强度低，同时烧结性能差 |
| 第三方案 | 30 | 20 | 20 | 30 | — | 1380 | 29.7 | 1690 | 1350 | 160 | 生产了300吨耐火材料制品 |
| 第四方案 | 15 | — | 15 | 35 | 15 | — | 26～28 | 1700～1710 | 1380～1440 | 200～220 | |
表8中，三、四方案的耐火材料制品，已基本达到了国家标准。 该矿已利用所排出的高岭土尾矿生产了三百余吨耐火砖，而且还建成了两座倒焰窑，一座为20米
3，另一座为30米
3。其生产工艺流程见图1。
图1 生产工艺流程 1-加水成型：手工成型水分10%～11%；机器成型水分6%～8%；2-制作砖坯用夹板打砖积；3-烘干利用烟道余热；4-装窑焙烧控制温度1370～1380℃，保温四小时
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