Существует множество видов огнеупорного сырья и различные методы классификации. В целом, выделяют шесть категорий.
Во-первых, согласно классификации огнеупорного сырья по химическому составу.
Его можно разделить на оксидное и неоксидное сырье. С развитием современной науки и техники некоторые органические соединения стали прекурсорами или вспомогательными материалами для высокоэффективных огнестойких сырьевых материалов.
Во-вторых, согласно классификации химического состава огнеупорного сырья.
В зависимости от химических характеристик огнестойкое сырье можно разделить на кислотостойкое, такое как кремнезем, циркон и др.; нейтральное огнестойкое, такое как корунд, боксит (кислотный), муллит (кислотный), пирит (щелочной), графит и др.; щелочное огнестойкое, такое как магнезия, доломитовый песок, магнезиально-кальциевый песок и др.
Три, согласно классификации функций производственного процесса.
В зависимости от своей роли в процессе производства огнеупорных материалов, огнеупорное сырье можно разделить на основное и вспомогательное.
Основным сырьем является основная масса огнеупорного материала. Вспомогательные сырьевые материалы можно разделить на связующие и добавки. Функция связующего заключается в обеспечении достаточной прочности огнеупорного материала в процессе производства и эксплуатации. Обычно используются сульфитная пульпа, асфальт, фенольная смола, алюминатный цемент, силикат натрия, фосфорная кислота и фосфаты, сульфаты, а некоторые основные сырьевые материалы сами по себе выполняют роль связующих веществ, например, связующая глина; роль добавок заключается в улучшении процесса производства или строительства огнеупорных материалов или усилении некоторых свойств огнеупорных материалов, таких как стабилизатор, водоредуцирующая добавка, ингибитор, пластификатор, пенообразователь, диспергатор, расширитель, антиоксидант и т. д.
Четыре, в зависимости от природы кислоты и основания.
В зависимости от кислотности и щелочности, огнеупорное сырье можно разделить на следующие пять основных категорий.
(1) Кислотное сырье
В основном используются кремнистые сырьевые материалы, такие как кварц, сквамкварц, кварцит, халцедон, кремень, опал, кварцит, белый кварцевый песок, диатомит. Эти кремнистые сырьевые материалы содержат диоксид кремния (SiO2) не менее 90%, а чистые сырьевые материалы содержат диоксид кремния более 99%. Кремнистые сырьевые материалы обладают кислотными свойствами при высокотемпературной химической динамике, при наличии оксидов металлов или при контакте с химическими веществами они образуют плавкие силикаты. Поэтому, если кремнистое сырье содержит даже небольшое количество оксидов металлов, это серьезно повлияет на его термостойкость.
(2) полукислые сырьевые материалы
В основном это огнеупорная глина. В прежней классификации глина указывалась как кислый материал, что на самом деле не совсем корректно. Кислотность огнеупорного сырья определяется содержанием свободного диоксида кремния (SiO2) в качестве основного компонента, поскольку, согласно химическому составу огнеупорной глины и кремнеземного сырья, содержание свободного диоксида кремния в огнеупорной глине значительно меньше, чем в кремнеземном сырье.
Поскольку в обычных огнеупорных глинах содержится 30–45% оксида алюминия, и оксид алюминия редко находится в свободном состоянии, а связан с кремнеземом, образуя каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O), даже небольшое количество кремнезема играет очень незначительную роль. Поэтому кислотные свойства огнеупорной глины значительно слабее, чем у кремнеземного сырья. Некоторые считают, что при высокой температуре огнеупорная глина разлагается на свободные силикаты и свободный оксид алюминия, но не в неизменном виде; свободные силикаты и свободный оксид алюминия при дальнейшем нагреве соединяются в кварц (3Al2O3·2SiO2). Кварц обладает хорошей кислотостойкостью к щелочным шлакам, и из-за увеличения содержания оксида алюминия в огнеупорной глине кислотные свойства постепенно ослабевают. Когда содержание оксида алюминия достигает 50%, появляются щелочные или нейтральные свойства, особенно у глиняного кирпича, изготовленного под высоким давлением, обладающего высокой плотностью, мелкозернистой структурой, низкой пористостью и большей устойчивостью к щелочным шлакам, чем кремнезем в условиях высоких температур. Кварц также очень медленно подвергается эрозии, поэтому мы считаем целесообразным классифицировать огнеупорную глину как полукислотную. Огнеупорная глина является наиболее основным и широко используемым сырьем в огнеупорной промышленности.
(3) нейтральное сырье
В качестве нейтрального сырья в основном используются хромит, графит, карбид кремния (искусственный), которые при любых температурных условиях не вступают в реакцию с кислотным или щелочным шлаком. В настоящее время в природе существуют два таких материала: хромит и графит. Помимо природного графита, существует искусственный графит, эти нейтральные сырьевые материалы обладают значительной устойчивостью к шлаку и наиболее подходят для щелочных огнеупорных материалов и кислотной огнеупорной изоляции.
(4) щелочные огнеупорные сырьевые материалы
В основном используются магнезит (магнезит), доломит, известь, оливин, серпентин, высокоглиноземистое кислородсодержащее сырье (иногда нейтральное). Эти сырьевые материалы обладают высокой устойчивостью к щелочному шлаку и в основном применяются в щелочных печах для каменной кладки, но особенно легко вступают в химические реакции с кислыми шлаками и превращаются в соли.
(5) Специальные огнеупорные материалы
В основном используются диоксид циркония, оксид титана, оксид бериллия, оксид церия, оксид тория, оксид иттрия и другие. Эти сырьевые материалы обладают различной степенью устойчивости к различным видам шлака, но из-за ограниченности источников сырья их использование в большом количестве огнеупорных материалов ограничено, и они применяются только в особых случаях, поэтому их называют специальными огнестойкими сырьевыми материалами.
Пять, согласно классификации сырья по годам его производства.
В зависимости от способа получения сырья, его можно разделить на два вида: природное и синтетическое.
(1) природное огнеупорное сырье
Природное минеральное сырье по-прежнему составляет основную часть сырьевых ресурсов. Минералы, встречающиеся в природе, состоят из элементов, которые их образуют. В настоящее время доказано, что общее количество трех элементов — кислорода, кремния и алюминия — составляет около 90% от общего количества элементов в земной коре, а оксидные, силикатные и алюмосиликатные минералы обладают очевидными преимуществами, представляя собой очень большие запасы природного сырья.
Китай обладает богатыми и разнообразными ресурсами огнеупорного сырья. Магнезит, боксит, графит и другие ресурсы можно назвать тремя столпами китайского рынка огнеупорного сырья; магнезит и бокситы – крупные запасы, высококачественная продукция; широко распространены высококачественная огнеупорная глина, кремнезем, доломит, магнезиальный доломит, магнезиальный оливин, серпентин, циркон и другие ресурсы.
К основным видам природного сырья относятся: кремнезем, кварц, диатомит, воск, глина, боксит, цианит, магнезит, доломит, известняк, магнезит, оливин, серпентин, тальк, хлорит, циркон, плагиоциркон, перлит, хром, железо и природный графит.
Шесть. В зависимости от химического состава, природные огнеупорные сырьевые материалы можно разделить на следующие категории:
Кремнеземистые: такие как кристаллический кремнезем, кварцевый песок, сцементированный кремнеземом и т. д.;
② полукремнеземистые (филлахит и др.)
③ Глина: например, твердая глина, мягкая глина и т. д.; смесь глины и глиняного клинкера.
(4) Высокое содержание алюминия: также известный как нефрит, например, боксит, силлиманит;
⑤ Магний: магнезит;
⑥ Доломит;
⑦ Хромит [(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3];
Циркон (ZrO2·SiO2).
Природное сырье обычно содержит больше примесей, имеет нестабильный состав, его характеристики сильно колеблются, поэтому лишь немногие виды сырья могут быть использованы напрямую, а большинство из них требуют очистки, сортировки или даже обжига для соответствия производственным требованиям к огнеупорным материалам.
(2) синтетические огнестойкие сырьевые материалы
Виды природных минералов, используемых в качестве сырья, ограничены, и зачастую они не соответствуют требованиям к высококачественным и высокотехнологичным огнеупорным материалам, необходимым для современной промышленности. Синтетическое огнеупорное сырье позволяет в полной мере реализовать заданный химический состав и структуру минералов, обладает чистой текстурой, плотной структурой, легко контролируется химический состав, что обеспечивает стабильное качество и позволяет производить различные передовые огнеупорные материалы. Оно является основным сырьем для современных высокотехнологичных огнеупорных материалов. Развитие синтетических огнеупорных материалов за последние двадцать лет происходит очень быстрыми темпами.
В качестве синтетического огнеупорного сырья в основном используются магниево-алюминиевая шпинель, синтетический муллит, оксид магния, синтетический кордиерит магния, спеченный корунд, титанат алюминия, карбид кремния и т. д.
Дата публикации: 19 мая 2023 г.
