铸造人一定要懂，铸造涂料如何制备？怎么生产应用
中小实型铸造企业采用外购涂料的方法解决涂料来源问题。这些企业涂料用量小，一次购进一定量的涂料后短期用不完，经常发生涂料变质、沉底等质量问题，造成涂料报废。有些交通不便的企业所购进的涂料一旦质量出现问题，无法退货，涂料将批量报废，造成较大的经济损失。因此，这些企业迫切需要自制涂料，并掌握一定的涂料性能调节知识，使自身能够对一些涂料质量问题，通过现场采取措施，挽救问题涂料。企业自制涂料需了解涂料的配方、混制方法、检测方法及涂料性能的变化规律。这些企业条件都比较简陋，需要配制人员能够利用自身的条件特点选择设备和材料。涂料的配方和混制设备有很多选择，掌握了涂料的配制规律和铸造工艺要求，制备出满足使用要求的涂料。配制涂料满足了生产的需要，为企业降低了成本，提高了产品质量；本文将相关经验总结如下，仅供有关中小企业参考。
1、涂料所用原材料简介
确定涂料的配方，需确定涂料的耐火材料组成、悬浮剂、消泡剂、载体溶剂的种类，掌握相关材料的理化性能和微观结构等资料。
1. 1 耐火材料
耐火材料应主要根据铸造合金种类选定。铸铁用涂料的耐火材料常选用鳞片石墨和普通石墨、石英粉、铝矾土、滑石粉、蓝晶石粉等，对几种国外铸铁涂料的耐火材料进行了X射线荧光光谱分析和衍射分析，发现他们的耐火材料常有硅灰石、莫来石、云母、刚玉、锂辉石等，骨料中各种粒型也是搭配使用，具说可提高涂料的透气性和强度，粒型有片状、纤维状及粒状。铸钢件用涂料常选镁砂粉、锆英粉、高铝粉、棕刚玉粉等耐火粉料。对于高锰钢常用电熔镁砂粉和镁橄榄石粉，这些材料可抗高锰钢的碱**蚀。粒度一般在320目—200目，也要搭配使用。此种涂料必须注意镁橄榄石粉中SiO2（石英）含量≥40%时，往往影响涂料的作用，因为SiO2和MnO会产生化学反应而粘砂。
硅灰石【CaO*SiO2】：是一种偏硅酸盐，属三斜晶系，分低温型高温型两种，低温型在1125℃转变成高温型。硅灰石具有针状、纤维状晶体形态(长/径比≥22：1)和良好的耐热性低（耐热度≥1500℃）和烧结性，在涂料中可增加涂料强度、悬浮性和高温透气性。一般应选用SiO2%≥50，沉降度＜70的高温型材料。它在吉林、辽宁地区蕴藏量非常大，可在铸铁涂料中广泛使用。
莫来石【3AI2O*2SiO2】：斜方晶系，熔点1810℃，多角粒型。化学性质稳定。线膨胀系数小（20～1000℃，5.3×10-6/℃），抗激冷激热性好，商品粉料可选用经过高温烧结的煤矸石粉，可保证涂料的高温稳定性。该材料国内供应丰富，价格较低，在铸铁和普通铸钢中可使用。
云母【KAI2（AISi3O20）(OH*F)2】:一种具有层片状的硅酸盐，密度2.6～2.86，导热系数低（平均0.67W/m.K），保温性能较好。其鳞片具有弹性，晶格稳定，热化学稳定性较好。该材料熔点较低（1270～1330℃），用于铸铁涂料时易于粘砂。由于具有片状形态，可赋予涂料防降性、流平行，使涂料具有良好的韧性和抗开裂性，可用于铸铝件涂料中。
蓝晶石【AL2[SiO4]O】：根据含蓝晶石的形态特点，将蓝晶石矿分成3类变态：⑴针状和纤维状集合体（纤维针状矿石）；⑵富含空晶石的假象蓝晶石集合体；⑶蓝晶石结核矿（结核型矿石）。
蓝晶石矿物在高温下（1100～1650℃）煅烧转变为莫来石和熔融状游离二氧化硅（方石英），同时产生不同程度的体积膨胀。其转变反应式为：
3（AI2SiO5） 3AI2O3*2SiO2+SiO2（1300℃以上）
铸造涂料应采用煅烧过的纤维针状产品，它的耐火度比硅灰石和石英粉高，和锆英粉相似，由于它的纤维针状形态，可提高涂料的强度和透气性及耐火度。目前该产品在吉林磐石等地也有出产，可用于铸铁、普通铸钢等涂料中。其它材料的性能本文不在详述，在选用时应仔细查找相关资料。
1．2载液
水或乙醇（甲醇）可作为载液。水基涂料成本比醇基涂料低，且悬浮性好控制，但需要一套烘干和和排除水蒸汽的设备。醇基涂料烘干容易，很多小型企业经常使用，但它有以下问题：浇注时发气量大，成本高，涂料气味很大，影响工人健康，安全性也差。一般建议多采用水基涂料工艺，尤其是一些形状较简单的铸件，如锰钢锷板等。甲醇的应用可改善烘干质量，可和乙醇配合使用。
1．3粘结剂
根据载液的不同，粘结剂分为水基用和醇基用两种。对粘结剂的一般要求是：在水中或乙醇中易溶易分散；具有较高的干强度，尤其是高温强度。糖浆、纸浆、酚醛树脂、聚乙烯醇（PVA）、聚乙酸乙烯乳液（白乳胶）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、羧甲基纤维素（CMC），以及高温性能好的粘土、磷酸二氢铝、硫酸盐、松香、水玻璃和硅溶胶都可作为涂料的粘结剂。酚醛树脂、既具有较高的常温强度，又具有较高的高温强度，我们在涂料中广泛应用。水基涂料可直接采用碱性液态酚醛树脂，醇基涂料采用热固性酚醛树脂，先在酒精中泡开，溶化后再加入涂料中，它和PVB配合使用效果更佳。聚乙烯醇（PVA）和磷酸二氢铝配合使用，效果也较好，成本也低。某些商品涂料具有硬化可逆性，即掉到地上已硬化的涂料仍可重复混制、使用。某些水溶性树脂，如PAM就具备这种性能。
1. 4悬浮剂
常用的悬浮剂有锂基、钠基或有机膨润土、凸凹棒土、CMC等。锂基膨润土不但悬浮性好，所制涂料的涂刷性能也较好，在醇基涂料澡中经常采用，但采用锂基土的涂料易于发生“沉死底”的现象，涂料最好现配现用。要水基涂料中可采用钠土和CMC配合使用，效果也较好。有机土效果最好，价格过高，一般在要求较高的醇基涂料中少量加入。选用膨润土类悬浮剂时，在保证悬浮性的前提下，加入量越少越好，加入量过大涂层易开裂。
1．5其它添加剂
实型（或消失模）涂料还需加入以下几种助剂：⑴表面活性剂 用来改善涂料对塑料模样表面的润湿性，常用的是非离子型的表面活性剂JCF（脂肪醇聚乙烯醚）、OP-10（烷基酚与环氧乙烷的缩合物）、NNO（萘磺酸钠甲醛缩合物），它兼有分散和减水作用。表面活性剂易于产生气泡，在涂料中尽量少加或不加。⑵消泡剂 涂料在高速搅拌过程中也可能卷入空气产生气泡，因此要加入少量的消泡剂。常用的有正辛醇、正丁醇、SPA-202脂肪族矿物油、SAF（聚甲基硅氧烷乳液）。⑶防腐剂 常用的防腐剂有五氯酚萘、五氯苯酚、苯甲酸钠、甲醛等。⑷碳吸附剂 冰晶石（Na3AIF6）在高温下形成活性NaF、AIF3等，对模样分解出的碳产生吸附作用，使之不沉淀在铸件表面，从而防止铸件表面积碳的产生。此外，涂料中还掺入氧化铁粉（Fe2O3），提高涂料的自剥离能力和抗氮气孔能力。件表面光洁，并在一定程度上提高尺寸精度。
2涂料的作用和性能要求
涂料可以填充型和芯的表面孔隙在高温下抑制砂型与金属液的热相互作用 (机械渗透和化学侵蚀)，从而防止机械粘砂，使铸件表面光洁，并在一定程度上提高尺寸精度。涂料还能够提高型和芯的表面强度，防止因液体金属的冲刷作用而发生砂眼、毛刺等缺陷。涂料层的隔离作用，还能够防止因型和芯受热产生大量气体侵入铸件而形成气孔缺陷。热膨胀低的涂料还可减少铸件夹砂缺陷。此外，通过在涂料中添加绝热保温材此外，通过在涂料中添加绝热保温材布，调节热流的传递和运动，控制合金的凝固和结晶过程，从而消除缩松缺陷。在涂料中添加某些特殊附加物，还能做到局部孕育或表面合金化，达到改善组织的目的。涂料的这些作用，近来也受到人们的重视。对于涂料的性能，有许多要求：
2.1悬浮稳定性，涂料应当在一定时间内不沉淀、不分层、不结块并保持密度的 均匀性。悬浮性主要决定于所添加的悬浮剂 的质量和加入量，以及耐火填料的颗粒大小和比重等。
2.2渗透性，它表示涂料在涂覆后能够渗入型或芯表层一定深度的能力。渗透性并不是越大越好。渗透性过大，会造成不必要的浪费，或难以保持一定的厚度。渗透性过小，涂料在型或芯上的附着力小，烘干和浇注时易起皮破损。渗透深度取决于耐火材料的粒度、涂料的比重和粘度、涂料悬浊体系的表面特性和内部结构特点，以及涂料与型或芯的润湿性等。
2.3触变性，(摇溶性) 物理化学中把触变性现象视为一种溶胶软胶可逆等温转变过程。触变性包括剪切变稀粘度依时性的两个方面：一是在剪切力作用下能变稀，剪切力去除后又会恢复原先的状态，二是上述变稀或变稠都有一个时间进程。通俗地说，就是“一搅就稀，静止还稠”。好的涂料应当具有一定的触变性，使用时 “稠而不粘，滑而不淌”，便于涂刷、浸涂、喷涂，而涂料既不堆积，也不流失。触变性是现代铸造用的涂料的主要工艺性能之一。它在一定程度上是反映涂料许多工艺性能 (如悬浮性、涂刷性等)好坏的综合指标。触变性取决于涂料悬浊体系的内部结构特点，可以通过在一定剪切速率下涂料的表观粘度和时间的关系来判断。
2.4涂覆性， 它表示涂料以一定厚度均匀覆盖在型或芯表面的难易程度。涂覆时应当不堆积、不流失，也不损坏型或芯的表面。目前还没有直接测定涂覆性的办法，一般可以用涂料的粘度、比重、触变性、涂层厚度或涂挂重量等指标综合衡量。
2.5表面强度， 涂料必须有足够的表面强度，以防止涂层在搬运和合箱过程中损坏。
2.6高温抗裂性， 涂层在烘干和浇注过程中应当不开裂，以防止铸件产生毛刺或脉纹。
2.7抗粘砂性， 防止粘砂的能力是涂料的主要性能之一。它主要取决于涂料的组成，尤其是耐火材料的性质以及浇注时的气氛。涂层的厚度、强度、抗裂性对抗粘砂性也有影响。
存期长、无公害、低成本、适应性广等。除上述性能外，还要求涂料发气少、存期长、无公害、低成本、适应性广等。涂料要全面满足以上要求，实际上是困难的。对于不同的砂型种类、不同的铸件(甚至同一铸件的不同部位)，应当根据低成本高质量的原则选择使用适当的涂料。
3、制备和涂挂
3.1 水基实型涂料配方
首先应根据铸造合金的种类和铸件大小等要求确定制备涂料的性能，如耐火能力，涂层强度，涂料保存时间等，然后选择耐火粉料、载液、粘结剂、悬浮剂和助剂，经试验调整调整并确定配方。表1，表2和 表3列出了配制的几种配方。
3.1表1 铸铁水基实型涂料配方
涂 料
组 分
碱性酚
醛树脂
CMC
钠土
水
氧 化
铁 粉
锆 粉
锂辉石
莫来石
WT/%
60
3
30
600
5
100
400
500
3.1表2 高锰钢实型醇基涂料配方
涂 料
组 分
酚醛
树脂
PVB
锂土
酒精
氧 化
铁 粉
锆 粉
电熔
镁粉
正辛醇
WT/%
30
6
30
500
5
170
830
5
3.1表3 铸铁醇基实型涂料配方
涂料
组分
酚醛
树脂
PVB
锂土
酒精
氧化
铁粉
锆粉
石墨
鳞片
石墨
WT/%
25
8
25
550
5
150
800
50
3．2涂料的制备
制备时一般先在分散机中分散，再经过研磨设备研磨。对于年用量100t以下的企业，2~3千瓦的分散机即可。其叶轮有叶片和圆盘两种。叶片式搅拌力较大，能使物料上下翻动，但转速稍高就会引起物料飞溅，圆盘式叶片上下交错分布，对物料有很强的剪切作用，可平稳地高速转动，分散效果较好，生产率也较高，设备可自制。叶轮的线速度可选用大于200cm/min的为宜。对于产量要求不高的企业，也可选用小型球磨机，圆桶直径在0.5-0.8mm左右，转速100转/min左右。涂料在球磨机中研磨，除分散效果良好外，还可使骨料破碎，起到对涂料的活化作用，提高涂层的质量。球磨机比胶体磨效果好，经球磨机研磨好的涂料不但涂层强度高，而且流平性和涂刷性等工艺性能都较好，球磨时间4h以上。
水基涂料的搅拌程序一般是将膨润土、CMC和水置于分散机中搅拌成浆状再加入耐火材料连续搅拌，然后依次加入粘结剂、表面活性剂等助剂。膨润土和CMC预先泡好，效果会更好。醇基涂料如使用锂基膨润土作悬浮剂，应预先用水预发24h以上，酚醛树脂和PVB等也要先用酒精泡开，再将其加入分散机中混合。我们也采取过将泡好的酚醛树脂和锂基膨润土混合碾压成预混体长期保存，使用时按比例加入到其它混合料中一起混制成涂料。该法对于小型企业非常适用。
3. 3 涂料的涂敷
根据铸件的生产批量来选用涂料的涂挂方法。对于单件、小批量生产的模样，宜采用刷涂。对于较大的铸件可采用流涂。流涂的涂料粘度应小一些，并具有较好的涂挂性能；批量和形状复杂的模样采用浸涂和流涂，薄壁易变形的模样采用喷涂法。几种方法可结合使用。涂料必须均匀覆盖模样表面，无缺涂、过度流淌或夹杂气泡。涂层厚度一般在0.5-2.5mm，可根据铸件形状、薄厚、复杂程度、合金种类、浇口静压头高度等因素确定。
一般需涂1-3次，每次涂层均需干燥，如干燥后的涂层产生裂纹，应及时降低涂料的比重、膨润土加入量，适当增加粘结剂的加入量。涂层干燥，一般在烘炉中通过热空气（低于60℃）循环实现。烘干时间3-10h。也可采用室外晾干、红外线或微波干燥。
4、质量与性能检测
涂料性能的检测是保证涂料质量的必要重要条件，涂料的物理性能，如比重、粘度和悬浮性可以在试验室中用常规仪器检查。比重的检测最好用称重法，因为实型涂料的粘度大，比重计及波美度计不易自由悬浮，影响检测结果。比重的检测非常重要，它直接影响涂层厚度，并可控制溶剂的加入量。涂层厚度可采用称量法和专用卡尺测得。涂层透气性测定有多种方法，在试验室采用固定配方的膨润土湿型砂标准试样，在一端涂上涂料后烘干，在普通透气性仪上测定。在生产现场，可采用测定浇注时间的方法间接估算涂层透气性。
涂层强度采用SVQ型涂料涂层强度测定仪测定。测试前先向底座的涂料槽中逐层涂刷涂料并烘干，经打磨保证涂层厚度为1.2mm。测试时开动空压机向空腔内加压，直至涂层破裂，从压力表上读出最高压力，该压力值即作为涂料的涂层强度值。对表2和表3的涂料性能进行了测定，结果如表4和表5。
表4 铸铁水基实型涂料性能
涂料名称
（24h）
悬浮性
g/cm-3
密度
透气性
涂层强度
MPa
高温急热
抗裂性
发气量
Ml/g
自制 1
98
1.90
17
0.15
1级
21
表5 实型醇基涂料性能
涂料名称
悬浮性
（2h）
密度
g/cm-3
透气性
涂层强度
MPa
高温急热
抗裂性
发气量
Ml/g
自制 2
自制 3
95
98
1.58
1.25
75
80
0.075
1.0080
1级
1级
22.5
20.0
5、生产应用
某厂生产球铁杆头铸件，需要一批高质量的实型涂料，采用进口阿什兰消失模涂料，效果良好，但价格太高。采用国产的商品涂料，质量不是很稳定，如采用仅依靠进口涂料，势必增加很多成本。我们通过分析认为，如大部分采用国内材料，粉状材料成本可降低至4000元以下，经济效益是非常明显的，而且可以根据需要随时进行性能调整。
根据资料配制以270目高铝粉为耐火材料的涂料，粘结剂采用白乳胶。经轮试验后发现，涂料透气性较差，涂料易起泡，铸件废品很多，最初两次几乎没有成品。采用200目莫来石和锂辉石做为骨料，以水溶性酚醛树脂为粘结剂，经试验效果较好，所生产的铸件基本都浇成了，铸件粘砂较严重。随即又在配方中添加了320目锆粉，进行了试验，效果非常明显。铸件浇铸后涂层和铸件非常易于剥离，完全解决了粘砂的问题，而且铸件的成品率较高，达到了同批浇注的采用阿什涂料的水平。配方如表1。
某厂实型法生产球磨机鄂板高锰钢铸件，以前涂料依靠购买商品涂料，经常发生涂层开裂、粘砂等涂料废品。为了自己解决涂料问题，曾经试验过多种配方，都没有成功，尤其是粘结剂和骨料的选择，问题较大。如采用PVA加硫酸盐粘结剂+高铝粉等配方，涂料的常温强度可以，但高温强度低，铸件粘砂严重。经过试验采用表2的配方，采用该厂的球磨机等现用设备，成功的生产出了大批铸件。配制用于铸铁材质的石墨涂料配方见表3。
6、结论
6.1中小实型铸造厂采用各种国产材料自制涂料，可降低材料成本，提高产品质量，也可增强灵活性，提高市场竞争力。正确选用涂料的配方、原辅材料是自配涂料成败的关键。配方的选择除考虑技术因素外，还应考虑材料的成本，可优先采用当地和较近地区的材料。
6.2从国际范围看，商品涂料的品种将日益增多，涂料的工艺性能和涂覆方法在不断改善和革新。由于烘炉烘干费用高，使用水基涂料显得不那么经济，而采用低“泡沫”载体涂料、干态涂料、静电粘结涂料、光辐耐固化涂料等，将成为涂料发展的趋 向。总之，未来的涂料，应用效率将更高，效果将更好。由于严格的环境保护法的限制，可望在几年之内有的国家将不再使用易燃涂料。从国内情况看，涂料的基础理论研究以及新型触变性涂料的研制和应用会取得新的成果，浅色和自色涂料的应用将会逐步扩大。涂料专业定点生产和商品化、优质化，在短期内也将逐步实现。
沭阳县韩山蓝晶石矿（）
该矿位于沭阳县城东北约20公里之韩山。矿区北距陇海铁路约40公里，有公路相通。
矿区处于连云港—嘉山隆起带北段，为一向南东平缓倾斜的单斜构造，断裂破碎带较发育，但规模都不大。蓝晶石矿赋存在前震旦系云台组下段石英岩和白云母片岩带中。根据矿体与石英岩的相对位置，可分上、下两个矿层。下矿层主要有五层矿体，长200—900米以上，延深62—572米，一般厚2—12米；上矿层有三层矿体，长80—470米，延深38—300米，一般厚1—4米。矿体主要呈透镜状，次为薄层状，少数为似层状。走向40°—60°，倾向南东，倾角一般为25°—40°。矿石矿物除蓝晶石（含量10%—25%，局部达40%）外，主要有石英、白云母，其次有黄玉、金红石等。矿石自然类型有石英岩型、白云母片岩型和叶蜡石石英岩型。矿石化学成分：Al2O3 15.08%—16.58%、SiO2 64.70%—79.04%、TiO2 1.21%—1.31%、Fe2O3 2.87%—6.72%、K2O 3.96%、Na2O 0.58%，耐火度1830℃，加热至1500℃时膨胀率12.89%。蓝晶石品位：可供利用矿物为18.38%，暂不能利用矿物为12.66%。矿床成因类型属沉积变质矿床。
1965年、1966年5月—1969年10月，江苏省地质局区域地质测量队先后在开展1∶20万连云港幅和新沂幅区域地质测量工作时，在猴咀、韩山分别发现云台组中夹含蓝晶石的白云石英片岩、石英岩，矿物成分主要由蓝晶石、石英和少量斜长石组成。1978年，江苏省地质局第六地质队（以下简称地质六队）丁纪元、任本福、钟启宝、赖开泉等人在进行区域性石英岩地层对比工作中，定名为蓝晶石石英岩。
1979年5月，地质六队根据江苏省地质局《关于注意蓝晶石等高铝矿物原料普查工作的通知》精神，在韩山进行了蓝晶石矿初查，初步确定了该矿点具有较好的前景，继而又在韩山外围发现了孤山、万山、石墩、官墩几个矿点，扩大了找矿远景。
1980年3月，地质六队蓝晶石地质组夏正南、杨作滨等对韩山矿区进行了地表工程揭露，发现韩山中部0线附近矿层厚度大、品位高，沿走向有一定的延伸，选为重点工作区。1980年4月—1982年3月，采用槽探和钻探开展了全面详查评价工作，共打了82个钻孔，进尺6134米；槽探及剥土1199立方米。于1982年7月提交了《江苏省沭阳县韩山蓝晶石矿区详查地质报告》，提交蓝晶石矿物储量242万吨，其中可供利用的储量202万吨。
1983年上半年，江苏省地矿局根据江苏省轻工业厅的要求，给地质六队下达了勘探韩山蓝晶石矿床的任务。当年10月至1984年11月，地质六队分队技术负责人夏正南及刘立德等，对韩山蓝晶石矿开展了全面勘探，打了48个钻孔，进尺4160米，槽探及剥土7997立方米。江苏省地矿局中心实验室配合进行了蓝晶石矿扩大连续选矿试验，于1985年7月提交了《江苏省沭阳县韩山蓝晶石矿区勘探地质报告》，这是我国第一份蓝晶石矿地质勘探报告。探明蓝晶石矿物储量120万吨，其中可供利用的储量97万吨；伴生石英储量397万吨，金红石储量8万吨。1985年8月经省矿产储量委员会审批，该报告可作为矿山建设的依据。
1985年，根据省地质矿产局下达的任务，地质六队赖开泉等开展了蓝晶石矿资源预测，于1986年12月提交了《江苏省东北部地区蓝晶石矿资源总量预测研究报告》，预测韩山蓝晶石矿物远景储量41万吨。
蓝晶石矿经选矿可获得Al2O3≥55%、Fe2O3≤1.5%、TiO2≤1.5%的蓝晶石精矿。对尾矿中的石英、金红石进行综合回收试验，可得到SiO2含量大于95%、Al2O3 2%、Fe2O2 0.9%、TiO2 0.2%的石英精矿及TiO2含量近45%的金红石产品，可综合利用，为矿山开发的技术经济可行性研究提供了依据。
韩山蓝晶石矿过去作为建筑石材开采。自1958年至1984年，估计开采总量达120余万吨。1983年开始小规模开采蓝晶石矿，现已建成大型矿山———沭阳蓝晶石矿，设计年产蓝晶石矿石4万吨，蓝晶石精矿粉6000吨，产品供上海宝钢作高级耐火材料用，并作高级陶瓷原料。同时可年产建筑石材10万吨，金红石250吨，石英粉2.5万吨。
我国蓝晶石矿普查勘探工作起步较晚，勘探韩山蓝晶石矿时，国内尚没有该矿种的地质勘探规范，地质六队通过普查勘探，做了许多开拓性的工作，取得了对蓝晶石矿产普查勘探的经验。提交的详查地质报告获地质矿产部地质找矿二等奖，中心实验室提交的《江苏省沭阳韩山蓝晶石矿选矿试验研究》获地质矿产部科技成果二等奖。
蓝晶石的化学成分
化学组成：天然产出的蓝晶石，往往接近于理想成分。 可含有 Cr 、 Fe 、 Ca 、 Mg 、 Ti 等元素。 结晶状态：晶质体。
晶 系：三斜晶系。
晶体习性：常呈柱状晶形，常见双晶。
常见颜色：浅至深蓝、绿、黄、灰、褐、无色。
光 泽：玻璃光泽，断口可具玻璃光泽至珍珠光泽。
解 理：一组完全解理，一组中等解理。
摩氏硬度：平等 C 轴方向： 4－5 ；垂直 C 轴方向： 6－7 。
密 度： 3.68 (+0.01 ，—0.12)
光性特征：非均质体，二轴晶，负光性。
蓝晶石精矿粉
多 色 性：蓝色蓝晶石：中等，无色，深蓝和紫蓝。 折 射 率： 1.716 －1.731 （± 0.004 ）。
双折射率： 0.012－0.017 。
紫外荧光：长波：弱，红；短波：无。
吸收光谱： 435nm ， 445nm 吸收带。
放大检查：固体矿物包体，解理，色带。
特殊光学效应：猫眼效应（稀少）。
优化处理：未知。
蓝晶石在高温下是不稳定相。当加热到一定温度时，转化为莫来石和玻璃聚合体。
即蓝晶石在高温锻烧时，于1100开始分解，至1300蓝晶石分解加剧，有大量莫来石生成。1350时分解速度加快，并以1450完全分解，当温度达到1500，开始出现石英玻璃以及纤维状莫来石晶体。方石英形成在1450以下，这就是说，蓝晶石在高温下分解出来的SiO2，在蓝晶石完全分解的温度以下，以方石英相形式存在。 随煅烧温度的升高，蓝晶石分解有如下特点：
1、蓝晶石开始分解温度始于1100左右。
2、蓝晶石显著分解温度为1300或1360，此时生成的莫来石达到理论生成量的3/4，含量大于60%。显著分解的温度范围是1300－1450或1350－1450。
3、蓝晶石完全分解的温度大于1450。
蓝晶石在不同煅烧温度的膨胀性受其莫来石化制约。蓝晶石的膨胀性随温度的提高分为三个阶段：
1、膨胀平缓期：温度1100－1300(或1350)，此阶段体积膨胀不大，蓝晶石缓慢分解，莫来石化不完全，晶体微小。
2、膨胀剧化期：温度1300－1450(1350－1450)，此阶段体积膨胀很大，蓝晶石快速分解，莫来石化渐趋完全。
3、膨胀下降期：温度高于1450，在此阶段，蓝晶石已完全分解，莫来石化完全，晶体发育。相变阶段结束向烧结过渡，物料膨胀下降乃至产生收缩。
河南省非金属矿产开发利用现状及存在的主要问题
一、耐火材料
冶金、建材、石化、电子、国防尖端等行业高温技术的发展离不开耐火材料，耐火材料不仅是高温工业的重要基础材料，而且新的高温技术往往也依赖于新型耐火材料的开发。
河南省耐火原料资源丰富、品种全、矿石质量好，为耐火材料工业的发展提供了得天独厚的先决条件。目前全省耐火材料企业约600余家，分别隶属于15个地市的冶金、建材、化工、轻工、科研和乡镇企业系统。年产耐火原料250万t、耐火材料180多万t，占全国产量的1/8，已成为我国最重要的耐火材料生产基地之一。
洛阳耐火材料研究院、洛阳耐火材料集团公司、焦作耐火材料厂等科研、生产企业已在国内外有一定的知名度。濮阳耐火材料厂、耕生实业集团公司、开封特耐集团、新乡佰马集团以及平顶山、三门峡、巩义、新密一些企业为后起之秀，在国内耐火材料市场上有很强的竞争力。
由洛阳耐火材料研究院和洛阳耐火材料集团公司共同研制开发的高炉用氮化硅结合碳化硅制品、热风炉低蠕变砖、Al2O3-SiC-C砖、钢包用优质铝镁碳砖、连铸用滑板砖、长水口、浸入式水口、整体塞棒、炉外精炼用优质镁铬砖等一系列优质耐火材料，现已初步形成若干品种基地。部分产品已走向国际市场。
1.耐火粘土
河南省耐火粘土储量丰富、品种齐全，有铝矾土、硬质粘土（焦宝石）、软质和半软质粘土等。目前在耐火粘土资源丰富的地市已建成了一批国营骨干厂矿企业，如登封的庄头，巩义的涉村、武钢焦作粘土矿，以及杜家沟、渑池铝矾土煅烧厂等。河南省已成为我国最重要的耐火材料的原料生产基地之一，每年向国家提供约130万～140万t成品矿，其中高铝矾土熟料100万t、焦宝石15万～20万t、软质及半软质粘土15万～20万t。产品除供全国27个省区的数百家厂矿使用外，每年还出口20多万吨产品。近10多年来，耐火材料工业虽然发展很快，但矿山的开采、选烧技术及工艺设备仍然是比较落后的。矿山开采以群采为主，例如，1994年全省开采总量为173.2万t，群采量为120.3万t，群采量占总开采量的69.5%。矿山一般都无统一规划，且设计、技术落后，为获取眼前的经济效益，只采矿不剥离或少剥离，采富弃贫现象十分严重，造成资源的浪费和破坏。在工艺上，开采出的耐火粘土生料一般经高温窑炉煅烧成熟料后再生产各种耐火材料。目前采用的高温窑炉主要有回转窑、倒焰窑及各种土竖窑，其中以回转窑煅烧产出的矾土熟料质量最好，合格率最高。然而河南省目前仅有三家使用回转窑煅烧产出耐火熟料，三个回转窑最大生产能力不超过10万t/a。另有80%左右的耐火粘土熟料是由乡镇企业用各种规格的竖窑煅烧的。竖窑存在的缺点是：煅烧温度不宜控制，窑内温度低，物料在煅烧带停留时间短，不能使矿物组分完全转化，生产的熟料体密度低，吸水率高，产品质量很难保证。
2.蓝晶石、硅线石、红柱石“三石”矿产
蓝晶石、硅线石、红柱石“三石”矿产是河南省得天独厚的优势资源，为生产高级耐火材料提供了可靠的原料保证。由冶金建筑研究总院、原武汉钢铁学院、焦作耐火材料厂、巩义市第五耐火材料总厂等科研、企业单位合作，利用“三石”精矿，相继研制开发出一系列高级耐火材料制品。其中包括高炉用硅线石砖，以高铝矾土或莫来石为基，添加三石矿物（俗称加法）制成的热风炉用低蠕变砖（硅线石质低蠕变砖、红柱石质低蠕变砖、蓝晶石质低蠕变砖），红柱石－SiC-C砖等。这些产品分别被宝钢、上钢等企业所采用。
如上所述，我国在“三石”精矿的开发利用方面已取得了可喜成绩。河南省“三石”矿山的开采和选矿厂生产出大量精矿，为我国“三石”矿开发利用做出了重要贡献。但是在矿山建设方面尚存在一些问题。
河南省蓝晶石矿主要分布在南阳隐山，称为隐山蓝晶石矿，矿区面积约1.2km2，有9个矿体。由于各种原因，在1994年形成了一矿三证，即三个开采证。这三个开采证分别属于：南阳市云阳钢耐集团蓝晶石矿（原南阳市隐山蓝晶石矿），采矿范围3～8勘探线；南阳市开元蓝晶石矿（由原云钢蓝晶石选厂和新店乡蓝晶石选矿厂联合），采矿范围为3～13勘探线间；南阳市高铝开发有限公司，采矿范围13～15勘探线间的A、B、C、D区间。
1995年形成了18个选矿厂和加工厂，1996年相继停产、破产。
钢耐集团蓝晶石选矿厂1993年开始兴建（地方国营），总投资约3000多万元，于1996年基本建成并投入生产。原设计能力为年采选矿石量5万t，产精矿1万t。由于资金、资源及选矿技术等问题，近三年处于停产和半停产状态。建厂以来约生产蓝晶石精矿4000多吨。
开元蓝晶石矿建矿较早，1996年进行企业股份制联合改造并扩大了生产规模（国营控股），年产精矿粉1万吨左右，生产相对稳定。但由于拖欠货款较多和选矿工艺等问题，企业正常运行困难。
南阳市高铝开发有限公司是1994年从原新店乡隐山蓝晶石矿分出来的（私人控股）。由于该公司的采区为富矿体，所以仅将富矿加工成粉矿和出售原矿，经济效益较好。
南阳隐山蓝晶石矿的开发为我国耐火材料的发展做出了重要贡献。存在上述问题的主要原因如下。
（1）资源资料不详，不确切。原河南省地矿局地调四队对隐山蓝晶石矿进行过详查，工程控制稀疏。隐山蓝晶石矿体形态复杂多变，多处呈窝状或似窝状，因此矿体的地质勘探资料与实际揭露情况差异较大，矿石储量和品位与实际情况有一定差异，影响了矿山企业的生产经营活动。
（2）选矿工艺存在问题，入选矿石品位过高，导致生产成本大。蓝晶石的浮选工艺目前有酸性浮选（桐柏蓝晶石选厂）和碱性浮选（隐山蓝晶石矿），两种工艺对浮选药剂有严格要求，对可选矿石的适用范围也较窄，矿石的物质组成不能变化大。一般情况下，入选矿石Al2O330%，如钢耐集团蓝晶石选矿厂的最低入选品位达40%，才能获得Al2O3在55%～56%、回收率50%～60%的精矿。然而，隐山蓝晶石矿的实际情况是矿石类型多，有石英型、云母型、黄玉型和金红石类型等，成分复杂，难分选。中品位（Al2O330%）以上的矿石少，分布又相对分散。依据近几年生产实践估算，蓝晶石含量在10%～30%的占85%；品位在30%～40%的占8%；品位在40%～50%的占4%；含量＞50%的仅占3%。由于目前采用的选矿工艺只能是中—高品位的矿石入选，而富矿石分布较分散，势必造成采富弃贫、乱采滥挖，资源浪费严重，原规划的矿山100年的服务年限，如此下去只能维持到25年。
（3）销售市场混乱。矿区内的三家企业缺少统一的市场管理，压级压价，以让利于客户来争夺市场，造成相互内耗。更为甚者是一些无选矿加工能力的私人小厂，用低品位的蓝晶石矿和高铝石（铝厂废料）混合粉碎充当蓝晶石精矿以低价出售，严重损坏了蓝晶石市场的良性运作，致使销售市场混乱，产品价格过低，货款回收困难，这些必然损害了蓝晶石矿山的正常生产经营。
河南省红柱石矿主要集中在西峡县桑坪乡杨乃沟。红柱石含量为8%～9%，低于国家规定的工业矿床品位大于10%的标准，但红柱石晶体粗大，局部矿区疏松，利于开采。西峡红柱石选矿厂的入选矿石是民采手选擦洗的红柱石粗粒晶体，经选矿厂精选后产出的红柱石精矿Al2O3＞55%，粒度＜5mm。村民卖给选矿厂的红柱石粗精矿Al2O3在45%左右，售价600元/t，选矿厂的成本约1500～1600元/吨，售价2000～2500元/t。西峡县原有二个红柱石精选厂：西峡县红柱石精选厂和西峡二轻局红柱石精选厂，年加工能力分别为5000t和3000t。西峡二轻局红柱石精选厂已转产。
原国家计委于1992年组织技术攻关，解决西峡红柱石选矿工艺，参加研究单位有原地矿部河南省地矿厅中心实验室、河南省冶金研究所、武汉钢铁学院冶金辅料研究室等单位，最终确定的流程为：原矿—磨矿—擦洗—筛分—重液分离—磁选—中矿浮选。按这一流程进行设计，于1995年建成日处理量300t的红柱石选厂，投资1500万元。由于重液分离作业未达分选指标，所以该厂建成后一直未投入生产。
河南省硅线石矿产地较多，有西峡蛇尾、内乡七里坪、镇平秋树湾、镇平二龙、桐柏红泥河、舞阳经山寺等，其中内乡七里坪夕线石矿是河南省最大的夕线石矿。
河南省硅线石的开发始于1992年，最早建成的夕线石选矿加工企业是内乡夕线石选矿总厂，日处理矿石50t。以后相继建成的夕线石选矿厂有内乡通途硅线石选矿厂，日处理矿石50t；南阳启智耐火材料公司内乡硅线石选矿厂，日处理矿石200t；镇平二龙硅线石选矿厂，日处理矿石70t；西峡蛇尾硅线石选矿厂，日处理矿石30t；等等。选矿工艺复杂，选矿成本高达2300元/t；选厂规模小，加之耐火材料行业紧缩，使得一些夕线石选矿厂处于停产或半停产状况。目前只有启智耐火材料公司硅线石选矿厂还在正常生产，年实产硅线石精矿2000t，主要供应省内市场，售价3000元/t左右。
二、信阳上天梯多种非金属矿的开发利用
信阳上天梯非金属矿为多种非金属矿，集珍珠岩、膨润土、沸石、凝灰岩为一地，储量达7.3亿t，品位高，埋藏浅，易开采，是得天独厚的资源优势。该矿山自20世纪70年代被开发利用，1996年10月成立了信阳县非金属矿管理委员会。20多年来，采矿业和矿石加工业相继得到了发展，国有、集体和个体开采业户达26家，各类非金属矿加工企业达370多家，矿业的发展为当地经济建设起到了重要作用。但是，由于受各种因素的制约，至今仍以出售原矿和粗加工产品为主，经济效益差，矿山建设发展缓慢，矿业秩序混乱。为了从根本上解决上述问题，加快上天梯矿的发展，于1998年底信阳市政府在上天梯矿区设立了派出机构——信阳市上天梯非金属矿管理区，行使县级政府职能，统一管理由原来两县分治的矿山（信阳县和罗山县）。管理区成立以来，从治理整顿、资源规划、行政执法、监督管理和开发保护五个方面入手，已取得了初步成效。
目前矿山主要生产企业如下。
信阳市上天梯非金属矿 国有企业，设8个采区，主要产品有珍珠岩原矿和矿砂、沸石原矿和－200目钙基膨润土粉矿。
信阳市平桥区珍珠岩厂 国有企业，产品与信阳市上天梯矿大体相同。
信阳市平桥区膨润土厂 国有企业，主要产品是－200目钙基膨润土粉矿。
罗山县非金属矿 国有企业，主要从事原矿开采加工和珍珠岩矿砂加工。
罗山县保温材料厂 国有企业，主要从事珍珠岩膨胀，其次是长石粉和萤石粉。
信阳申雅矿业公司 中外合资，主要从事珍珠岩开采和加工成珍珠岩矿砂。
信阳天梯矿业开发总公司 国有企业，正在建球形闭孔膨胀珍珠岩生产厂。
河南省信阳中南助滤剂有限公司 主要生产珍珠岩助滤剂。
信阳非金属研究所 生产锂基膨润土。
除上述主要企业外，还有乡镇集体、个体采矿和加工户约有320多家，主要为原矿的初加工。
从上述可以看出，上天梯多种非金属矿的开发利用档次低，以原矿和初加工产品为主。目前主要产品的矿山交货价为：珍珠岩原矿40元/t，珍珠岩矿砂80元/t，膨胀珍珠岩26元/m3；钙基膨润土原矿18元/t,－200目钙基粉200元/t；沸石原矿22元/t，沸石粉90元/t；锂基膨润土3800元/t，但每年销售量仅有60～80t。
信阳上天梯珍珠岩品位之高、储量之大居亚洲之冠。珍珠岩是轻质建筑材料的主要原料，尽管信阳有200多个珍珠岩生产厂家，但是，由于珍珠岩膨胀炉和膨胀技术落后，约40%的－60目的珍珠岩粉只能做废料弃之，即加工1t珍珠岩至少丢掉400kg。这不仅造成资源浪费，也产生了二次污染。少数厂家生产轻质保温砖、吸音装饰板，但因膨胀的珍珠岩砂不是玻壳状以及粘结剂不过关、加工技术落后，产品无市场，目前仍以出口20～50目、50～80目两种珍珠岩砂为主。
信阳上天梯膨润土矿是河南省最大的膨润土矿床。矿石中含有25%～50%的杂质矿物，目前仅将不经提纯的原矿烘干后用雷蒙磨磨成－200目的钙基粉出售，价格低、市场销路窄、质量差，本已建成的活性白土厂因质量不过关而无市场，因此一直未正式投产。
为了能尽快改变上梯多种非金属矿产品档次低、经济效益差的落后被动局面，由原国家科委和省科委组织了（攻关项目）上天梯多种非金属矿综合利用研究，并取得了较好成果。其中有玻壳闭孔球形膨胀珍珠岩、珍珠岩微粉作橡胶和塑料填料、高效活性白土等几项科研成果都已完成了建厂的可行性论证报告，有的已开始建厂。
综上所述，我省非金属矿开发利用中存在的主要问题有以下几个方面。
（1）部分非金属矿地质工作程度较低，致使资源情况不清。我省已发现非金属矿产70余种，除豫北的粘土矿，豫南的珍珠岩和膨润土，豫西南的蓝石棉等部分矿种进行过地质勘探工作以外，其他多数矿种仅做到普查、踏勘或矿点检查的程度。如花岗岩、大理石、硅灰石、麦饭石等。正因为如此，出现了以下怪现象：有的矿开采多年而不知其储量；有的矿有储量数字，但只代表含矿层的一部分，甚至是一小部分；有的矿伴生几种有用矿产，可以一矿多用，但往往只探明了一种矿石储量，而没有综合评价。豫北开采的软质、半软质高岭土、荥阳开采的泥灰岩（天然优质水泥原料），开采利用多年，却不知其储量和资源分布特点；省内不少夕卡岩中发现有质量较好的硅灰石、透辉石，但都未进行地质工作。总之，应努力查清我省非金属矿产资源的储量，以发挥潜在的资源优势。
（2）开采技术落后，设备陈旧，利用率低。我省多数非金属矿的开采技术，还处在20世纪50～60年代技术水平，设备相当落后，生产效率低。近几年虽引进国外一些先进技术装备（如少林石材厂引进意大利的薄生产线，经济技术开发区引进的一些微粉加工设备等）也多用于深加工工业。但乡镇企业的群众采矿还处于手工开采，所以开采规模小，开采时又只采富弃贫，采易留难，采表余深，造成资源浪费和破坏。据调查，许多非金属矿的回采率仅40%～50%，由于资源得不到充分利用，生产效率低下，常使一些企业连年亏损。
（3）单一开采现象普遍，综合开采较差。豫北粘土矿共有十几个品级，开采时只采其中较富的一种，其他完全丢掉，采出后只做耐火材料用，而在造纸、橡胶等行业填料均未利用。荥阳大理石资源丰富，却将质量较好且经济效益较高的墨玉大理岩作水泥灰岩开采，把价值100元/m3左右的石料碎成只卖6元1t的水泥灰岩出售。此外，该矿还可以作为熔剂灰岩、化工灰岩、饲料灰岩及轻质碳酸钙灰岩开采，如果分别利用，将会大幅度提高经济效益。又如石炭系本溪组铝土矿、煤矿、黄铁矿、耐火粘土、高岭土、赤铁矿共生，开采时，却是单打一，有的甚至把硬质粘土作为废石丢弃。由于不能综合开发，资源得不到充分利用，矿山的经济效益差。
（4）矿石加工技术落后，初级低档产品多。非金属矿的商品生产，分为原矿产品、深加工产品和引深制品三种。我省非金属矿产资源的开发利用，由于矿石加工手段少而差，或只做简单的破磨加工，有的甚至多为手选，所以多为初级低档产品，有很大一部分则系原矿。中高档产品甚少。珍珠岩、铝土矿、大理岩等均以原矿向国外出口，而国内需要的非金属矿高档制品又要依靠外汇进口。这样的生产方式，不但经济效益差，而且造成了资源的浪费。如登封县的平石矿，本来优质品就少，群众在开采时只采其中的一级品，而二、三级品却堆积如山，或者废弃，严重地浪费了宝贵的资源。
（5）应用信息不灵，缺少非金属矿深加工的高新技术。由于我国非金属矿开发应用起步较晚，再加上我省对非金属矿产的应用重视不够，投资及科研项目很少，获得的技术信息有限，严重地影响着我省非金属矿产资源的开发利用。如沸石矿在我省原是一种优势非金属矿产资源，是优质的水泥原料，也是高效畜牧饲料添加剂、优良的土壤改良剂和净化环境的除臭剂及净化剂，还可加工成分子筛系列产品在石油、化工、轻工行业推广应用；但由于对其开发应用研究不够，信息不灵，而一直没有很好地开发利用。
一层二层用火砖三层用空心砖盖房子可以吗
一层二层用火砖三层用空心砖盖房子可以，但要注意钢筋数量。
一层二层用火砖，钢筋用4根16的。可以三层砖用空心的，钢筋加大到6根16，如果现浇板过120厚了，但房间面积不能大和墙体不能过长，多加点构造柱，圈梁加大截面240*350，低层圈梁加大配筋，才能保证支撑力及房屋的安全问题。br轻质耐火砖，由煤矸石煅烧熟料粉、蓝晶石粉、生铝矾土粉、半水石膏、白水泥和聚丙*酰*组成，各物料的重量份数及加入比例为：煤矸石煅烧熟料粉58％、蓝晶石粉10％、生铝矾土粉25％、半水石膏2％、白水泥4.94％、聚丙*酰*0.06％。本发明*简单，使用寿命长，制作成的成品孔径小、硬度高、耐热性能好，用煤矸石燃烧后的熟料粉作为主要材料，对综合利用和可持续性发展具有一定意义。
现代的建筑结构，框架结构的非承重墙都是用加气块和空心砖的。空心砖质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好。
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