Существует множество видов огнеупорного сырья и различных методов его классификации. Всего выделяют шесть категорий.
Во-первых, по химическому составу огнеупорного сырья классификация
Его можно разделить на оксидное и неоксидное сырье. С развитием современной науки и техники некоторые органические соединения стали исходными материалами или вспомогательными материалами для производства высокоэффективных огнестойких материалов.
Два, согласно классификации химического состава огнеупорного сырья
По химическим характеристикам огнеупорное сырье можно разделить на кислое огнеупорное сырье, такое как кремнезем, циркон и др.; Нейтральное огнеупорное сырье, такое как корунд, боксит (кислый), муллит (кислый), пирит (щелочной), графит и др.; Щелочное огнеупорное сырье, такое как магнезия, доломитовый песок, магнезиально-кальциевый песок и др.
Три, согласно классификации функций производственного процесса
По своей роли в процессе производства огнеупоров огнеупорное сырье можно разделить на основное и вспомогательное.
Основное сырье – это основная масса огнеупорного материала. Вспомогательное сырье можно разделить на связующие и добавки. Функция связующего – обеспечить достаточную прочность огнеупорного материала в процессе производства и эксплуатации. Обычно используются отходы сульфитной целлюлозы, асфальт, фенольная смола, алюминатный цемент, силикат натрия, фосфорная кислота, фосфат, сульфат, а некоторые из основных сырьевых материалов сами по себе выполняют роль связующих веществ, например, глина. Добавки же, например, стабилизаторы, водоредуцирующие добавки, ингибиторы, пластификаторы, пенообразователи, диспергаторы, расширяющие добавки, антиоксиданты, улучшают процесс производства или строительства огнеупорных материалов или усиливают некоторые их свойства.
Четыре, в зависимости от природы кислоты и основания классификация
По кислотности и щелочности огнеупорное сырье можно разделить на следующие пять категорий.
(1) Кислотное сырье
В основном кремнистое сырье, такое как кварц, кварцевый сланец, кварцит, халцедон, кремнистый сланец, опал, кварцит, белый кварцевый песок, диатомит, содержит не менее 90% кремния (SiO2), а чистое сырье содержит до 99% кремния. Кремнистое сырье в условиях высоких температур, в присутствии оксидов металлов или при контакте с химическими веществами, обладает кислыми свойствами и образует легкоплавкие силикаты. Поэтому, если в кремнистом сырье содержится небольшое количество оксидов металлов, это может серьезно повлиять на его термостойкость.
(2) полукислое сырье
В основном это огнеупорная глина. В предыдущей классификации глина считалась кислотным материалом, что на самом деле не соответствует действительности. Кислотность огнеупорного сырья определяется свободным кремнезёмом (SiO2), который является основным компонентом, поскольку, согласно химическому составу огнеупорной глины и кремнистого сырья, содержание свободного кремнезёма в огнеупорной глине значительно меньше, чем в кремнистом сырье.
Поскольку в обычной огнеупорной глине содержится 30–45 % глинозема, а глинозем редко находится в свободном состоянии, он обязательно соединяется с кремнеземом в каолинит (Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O), даже если есть небольшое избыточное количество кремнезема, его роль очень мала. Поэтому кислотные свойства огнеупорной глины намного слабее, чем у кремнистого сырья. Некоторые считают, что огнеупорная глина при высокой температуре разлагается на свободный силикат, свободный глинозем, но не в неизменном виде, свободный силикат и свободный глинозем будут соединяться в кварц (3Al₂O₃ · 2SiO₂) при дальнейшем нагревании. Кварц обладает хорошей кислотостойкостью к щелочному шлаку, и из-за увеличения содержания глинозема в огнеупорной глине кислотное вещество постепенно ослабевает, когда глинозем достигает 50 %, щелочные или нейтральные свойства, особенно изготовленный из глиняного кирпича под высоким давлением, высокая плотность, мелкая компактность, низкая пористость, устойчивость к щелочному шлаку сильнее, чем у кремнезема в условиях высокой температуры. Кварц также обладает очень низкой эрозионной активностью, поэтому мы считаем целесообразным отнести огнеупорную глину к полукислым. Огнеупорная глина является наиболее основным и широко используемым сырьем в огнеупорной промышленности.
(3) нейтральное сырье
Нейтральное сырье – это, главным образом, хромит, графит и карбид кремния (искусственный), которые ни при каких температурах не реагируют с кислыми и щелочными шлаками. В настоящее время в природе встречаются два таких материала: хромит и графит. Помимо природного графита, существует искусственный графит – это нейтральное сырье, обладающее значительной стойкостью к шлакам, наиболее подходящее для щелочных огнеупоров и кислотостойкой изоляции.
(4) щелочное огнеупорное сырье
В основном это магнезит (магнезит), доломит, известь, оливин, серпентин, высокоглиноземистое кислородное сырье (иногда нейтральное). Это сырье обладает сильной устойчивостью к щелочному шлаку, в основном используется в кладке щелочных печей, но особенно легко шлак вступает в химическую реакцию с кислотой и превращается в соль.
(5) Специальные огнеупорные материалы
В основном это диоксид циркония, оксид титана, оксид бериллия, оксид церия, оксид тория, оксид иттрия и т. д. Эти виды сырья обладают различной степенью устойчивости к воздействию шлаков, но, поскольку сырьевых ресурсов мало, их применение в огнеупорной промышленности ограничено, и их можно применять только в особых случаях, поэтому их называют особым огнеупорным сырьем.
Пять, согласно классификации по генерации сырья
В зависимости от способа получения сырья сырье можно разделить на натуральное и синтетическое.
(1) природное огнеупорное сырье
Природное минеральное сырье по-прежнему является основной частью минерального сырья. Минералы, встречающиеся в природе, состоят из элементов, входящих в их состав. В настоящее время доказано, что суммарное содержание трёх элементов – кислорода, кремния и алюминия – составляет около 90% от общего количества элементов в земной коре, причём оксидные, силикатные и алюмосиликатные минералы обладают очевидными преимуществами, представляя собой огромные запасы природного сырья.
Китай обладает богатыми ресурсами огнеупорного сырья, отличающимися широким разнообразием. Магнезит, боксит, графит и другие ресурсы можно назвать тремя столпами огнеупорного сырья Китая. Магнезит и боксит имеют большие запасы и высокое качество. Высококачественные огнеупорные глины, кремнезём, доломит, магнезиальный доломит, магнезиальный оливин, серпентин, циркон и другие ресурсы широко распространены.
Основными разновидностями природного сырья являются: кремнезем, кварц, диатомит, воск, глина, боксит, кианитовое минеральное сырье, магнезит, доломит, известняк, магнезит оливин, серпентин, тальк, хлорит, циркон, плагиоциркон, перлит, хромистое железо и природный графит.
Шесть. По химическому составу природное огнеупорное сырье можно разделить на:
Кремнистый: такой как кристаллический кремнезем, кварцевый песок, цементированный кремнезем и т. д.;
2) полукремнистые (филлахит и др.)
③ Глина: например, твердая глина, мягкая глина и т. д.; сочетание глины и глиняного клинкера
(4) Высокоалюминиевые: также известные как нефрит, такие как минералы с высоким содержанием боксита и силлиманита;
⑤ Магний: магнезит;
⑥ Доломит;
⑦ Хромит [(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3];
Циркон (ZrO2·SiO2).
Природное сырье обычно содержит больше примесей, состав нестабилен, эксплуатационные характеристики сильно колеблются, только немногие виды сырья можно использовать напрямую, большинство из них необходимо очищать, сортировать или даже прокаливать, чтобы соответствовать требованиям производства огнеупорных материалов.
(2) синтетическое огнестойкое сырье
Виды природных минералов, используемых в качестве сырья, ограничены и зачастую не соответствуют требованиям к высококачественным и высокотехнологичным огнеупорным материалам, предъявляемым к современным промышленным требованиям. Синтетическое огнеупорное сырье может полностью соответствовать заданному химическому составу и структуре, отличается чистой текстурой, плотной структурой, химический состав легко контролируется, что обеспечивает стабильное качество и позволяет производить различные современные огнеупорные материалы. Синтетическое огнеупорное сырье является основным сырьем для современных высокотехнологичных огнеупорных материалов. Развитие синтетических огнеупорных материалов за последние двадцать лет идет очень быстрыми темпами.
Синтетическое огнеупорное сырье в основном представляет собой магний-алюминиевую шпинель, синтетический муллит, морскую магнезию, синтетический магнезиальный кордиерит, спеченный корунд, титанат алюминия, карбид кремния и так далее.
Время публикации: 19 мая 2023 г.
