我國煤系高嶺土的遠景儲量在170億t以上，相當于世界軟質(zhì)高嶺土儲量的總和。我國煤系高嶺土直接煅燒后的致密度不高，雜質(zhì)含量低，往往作為耐火制品如耐火纖維、莫來(lái)石輕質(zhì)磚的主要原料。也將煤系高嶺土細磨配料、成型燒成后合成低鋁莫來(lái)石、莫來(lái)石/高硅氧玻璃復合材料(莫來(lái)卡特)或莫來(lái)石輕質(zhì)骨料等。
 　　
 　　1、Al2O3-SiO2系耐火原料
 　?。?）莫來(lái)石原料
 　　煅燒高嶺土的耐火度與其中的Al2O3含量有關(guān)。Al2O3的含量愈高，Al2O3、SiO2的比值愈大，耐火度就愈高。經(jīng)高溫煅燒的高嶺土，耐火度可達1700℃，莫氏硬度可達7～8，是合成莫來(lái)石的天然原料。
 　　
 　　煤系高嶺土還可與其他高鋁原料混合共磨，經(jīng)干燥后燒制為莫來(lái)石骨料或莫來(lái)石細粉等。以碳含量為2%～5%的煤矸石、高鋁原料和輕燒高嶺土為主要原料，添加少量外加劑進(jìn)行濕磨，后續進(jìn)行壓濾烘干并置于回轉窯燒制，制得孔徑較小且分布均勻的Al2O3含量在46%～49%的莫來(lái)石耐火原料。
 　　
 　?。?）莫來(lái)卡特
 　　
 　　莫來(lái)卡特是優(yōu)質(zhì)的硅酸鋁質(zhì)耐火材料，其結構特點(diǎn)是由莫來(lái)石針狀結晶和硅酸鹽玻璃相組成，無(wú)游離的結晶石英存在，所以熱膨脹系數小且均勻，抗熱震性很好；具有硬度大、玻璃相黏度高、耐磨性好等特點(diǎn)。
 　　煤系高嶺土熟料與莫來(lái)卡特同為硅酸鋁質(zhì)耐火材料，在物理化學(xué)組成上具有極高的相似性。國內的煤系高嶺土普遍具有較低的K2O含量，所以在利用煤系高嶺土制備莫來(lái)卡特的過(guò)程中，通常需要加入鉀長(cháng)石進(jìn)行混合焙燒，得到莫來(lái)石－高硅氧玻璃復合材料，即莫來(lái)卡特。
 　?。?）超細/精細煅燒高嶺土
 　　煤系高嶺土是目前廣泛用于制備超細/精細高嶺土的廉價(jià)原料。精細高嶺土和超細高嶺土在耐火材料行業(yè)主要是以小摻量的方式加入，用作固－液體系或固－液－氣體系的料漿穩定劑。
 　　
 　　王國平通過(guò)煅燒并控制以下條件，如原料質(zhì)量、窯爐升溫速度、煅燒溫度、添加劑選擇、煅燒方式、恒溫時(shí)間和煅燒氣氛等，經(jīng)過(guò)一系列復雜的深加工處理后可制得增白和超細高嶺土。王相等將M40煤系高嶺土在1050℃下煅燒3h后再磨細，可以得到白度為90.12%、d50=2.8μm的精細高嶺土。
 　　
 　　2、Al2O3-SiO2系輕質(zhì)隔熱耐火材料
 　?。?）硅酸鋁纖維
 　　硅酸鋁纖維按原料及生產(chǎn)方式的不同，可分為三大類(lèi)：高純硅酸鋁纖維、含鋯硅酸鋁纖維和晶態(tài)硅酸鋁纖維。煤系高嶺土熟料的白度比焦寶石的要高，且成本相對低廉，目前已大量用于高純硅酸鋁纖維的制備。
 　　根據煤系高嶺土熟料的化學(xué)組成進(jìn)行分級，可分別用于1050型、1260型和1400型硅酸鋁纖維的制備。煤系高嶺土應用于硅酸鋁纖維的制備需要做前端的原料處理。一般來(lái)說(shuō)，會(huì )將煤系高嶺土在1250℃左右進(jìn)行煅燒，再直接進(jìn)入熔煉系統進(jìn)行纖維的制備；或者，一部分企業(yè)選擇直接將未經(jīng)熱處理的煤系高嶺土投入熔煉系統，在1000～1600℃的溫度區間內保溫至無(wú)揮發(fā)物產(chǎn)生，再升溫至2100～2300℃進(jìn)行纖維的制備。
 　　煤系高嶺土制備的硅酸鋁纖維具有極高的白度，且在熔融狀態(tài)下黏度可控性較好，相應所制得纖維的表面光滑且渣球率低。
 　?。?）輕質(zhì)隔熱磚
 　　除應用于硅酸鋁纖維外，輕質(zhì)隔熱磚的制備也是煤系高嶺土熟料作為主要原料進(jìn)行使用的重要領(lǐng)域，如，莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱材料、堇青石輕質(zhì)隔熱材料等。
 　　為了提升高嶺土熟料制備輕質(zhì)耐火制品的高溫使用性能，通常會(huì )將高嶺土熟料與氧化鋁原料配合使用，使體系中存余的非晶SiO2與Al2O3原料發(fā)生二次莫來(lái)石化，進(jìn)一步提升高溫性能。
 　　Wang等以煤系高嶺土和α-Al2O3為主要原料，經(jīng)冷凍鑄造法制備孔徑為2～50μm的輕質(zhì)莫來(lái)石陶瓷，在燒成溫度為1500℃時(shí)，氣孔率達83.4%，耐壓強度為3.8MPa。
 　　劉靜靜以M40煅燒煤系高嶺土、高鋁礬土和α-Al2O3微粉為原料用造孔劑法生坯壓制成型，1450℃燒結制備出體積密度為0.83g/cm3、常溫耐壓強度為2.5MPa、熱導率為0.217W·m-1·K-1的M55莫來(lái)石輕質(zhì)磚。該輕質(zhì)磚與摩根熱陶瓷有限公司和上海伊索熱能技術(shù)有限公司的同級別產(chǎn)品相比，在保證隔熱性能的前提下，具有更高的耐壓強度。
 　?。?）堇青石多孔陶瓷
 　　除了制備莫來(lái)石質(zhì)輕質(zhì)隔熱耐火材料，堇青石多孔陶瓷的制備也是近幾年的煤系高嶺土在耐火材料行業(yè)的應用領(lǐng)域。以高嶺土-滑石-氧化鋁體系制備堇青石時(shí)，當高嶺土中SiO2、Al2O3質(zhì)量比越大時(shí)，高嶺土提供的鋁源越少，參與合成堇青石反應中高嶺石相的含量越少。楊濤等利用煤矸石為原料，外加5%的活性炭為造孔劑，在1400℃下保溫6h可以合成抗折強度為29.1MPa、顯氣孔率為39.8%的堇青石多孔陶瓷。耿鵬以M50煤系高嶺土和SiO2、MgO作為原料，在1300℃下制得微孔堇青石隔熱陶瓷，其孔隙率保持在79.9%～81.8%，抗壓強度可達3.86MPa。
 　　
 　　3、不定形耐火材料
 　　骨料輕量化是不定形耐火材料領(lǐng)域的熱門(mén)研究課題，除輕質(zhì)隔熱耐火磚外，將煤系高嶺土成球作為輕質(zhì)隔熱澆注料中的輕質(zhì)骨料使用也是煤系高嶺土的重要應用領(lǐng)域。與原礦直接燒制破碎得到的輕質(zhì)骨料不同，煤系高嶺土與其他原料配合使用，配合不同造孔劑的加入，可以制備出不同莫來(lái)石級別和不同孔徑大小及分布的中高端莫來(lái)石輕質(zhì)骨料。
 　　舒小妹等以煤系高嶺土和α-Al2O3為主要原料，糊精作為造孔劑，鋁溶膠作為結合劑，通過(guò)原位分解法制備了M55、M65和M70微孔莫來(lái)石輕質(zhì)骨料，經(jīng)1400～1600℃熱處理后，其氣孔孔徑分布在0.1～4μm，可部分替代均化礬土骨料。
 　　劉靜靜以煤系高嶺土為主要原料，經(jīng)造粒成球，制備Al2O3含量為70%和55%的兩種莫來(lái)石輕質(zhì)骨料，由煤系高嶺土制備的M55澆注料的耐壓強度與熱導率均優(yōu)于市售M65澆注料。
 　　張寒等綜合使用煤矸石、蘇州土和廣西白泥，經(jīng)二次煅燒粉磨后和其他添加劑均勻混合，制得冷態(tài)強度高和存放周期長(cháng)的輕質(zhì)鋁硅系噴補料。煤矸石熟料在噴涂料領(lǐng)域的推廣應用，可替代或部分替代其他耐火原料，如焦寶石、藍晶石和礬土熟料，一方面可以降低成本，還可以?xún)?yōu)化噴補料的可施工性能。
 　　
 　　資料來(lái)源：《周麗,馮琦,李遠兵,等.煤系高嶺土在耐火材料中的應用[J].耐火材料,2021,55(03):272-276》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！