Jakie są sześć najczęściej używanych surowców do materiałów ogniotrwałych?
Surowce ogniotrwałe odnoszą się do materiałów niezbędnych do produkcji wyrobów ogniotrwałych. Jest podstawą do produkcji materiałów ogniotrwałych. Większość surowców ogniotrwałych to naturalne minerały (takie jak glina ogniotrwała, boksyt o wysokiej zawartości, krzemionka, ruda chromu, magnezyt, dolomit, oliwin magnezowy, cyrkonit, cyjanit, sylimanit, andaluzyt itp.). Wraz z ciągłym doskonaleniem kompleksowych wymagań eksploatacyjnych materiałów ogniotrwałych, w produkcji materiałów ogniotrwałych coraz częściej stosuje się surowce przemysłowe i surowce syntetyczne (takie jak tlenek glinu przemysłowego, mulit syntetyczny, sztuczne włókna ogniotrwałe, sztuczne puste w środku kule ogniotrwałe itp.) .). Jakość i koszt wyrobów ogniotrwałych zależą w dużej mierze od prawidłowego doboru i racjonalnego wykorzystania surowców.
Surowce ogniotrwałe według właściwości chemicznych można podzielić na kwasowe surowce ogniotrwałe, alkaliczne surowce ogniotrwałe i obojętne surowce ogniotrwałe; Według źródła można je podzielić na naturalne surowce mineralne i syntetyczne; W normalnych okolicznościach surowce do produkcji materiałów ogniotrwałych dzielą się na surowce główne i surowce pomocnicze.
Surowce do produkcji wyrobów ogniotrwałych, zarówno naturalne surowce mineralne, jak i surowce syntetyczne, muszą charakteryzować się wystarczająco wysoką ogniotrwałością z mineralogicznego punktu widzenia przy wytwarzaniu wyrobów; Z punktu widzenia technologii powinien być w stanie spełnić podstawowe wymagania technologii; Z punktu widzenia wydajności produktu z nim wykonanego, powinien on być w stanie spełnić wydajność produktu, zwłaszcza wymagania dotyczące wydajności w wysokich temperaturach.
Surowce ogniotrwałe dzieli się zwykle na surowce aluminiowo-krzemowe (krzemionkowe, gliniaste, o wysokiej zawartości aluminium itp.), alkaliczne surowce ogniotrwałe, surowce ogniotrwałe do izolacji termicznej i inne surowce ogniotrwałe.
Po pierwsze, surowce krzemionkowe
Ze względu na efekt objętościowy odmian kwarcu, cegły krzemionkowe są również wytwarzane bezpośrednio z krzemionki, co jest ogólnym określeniem kwarcu płonnego, kwarcytu, krzemienia i piaskowca. Głównym składnikiem krzemionki jest SiO2, pozostałe to zanieczyszczenia. Surowcami krzemionkowymi stosowanymi w materiałach ogniotrwałych są gruz krystaliczny i krzemionka cementowa.
Po drugie, surowce gliniaste
Szamot jest głównym surowcem do produkcji materiałów ogniotrwałych z krzemianu glinu, a jego wymagania dotyczące ogniotrwałości są wyższe niż 1580 stopni C dla wszystkich rodzajów gliny twardej, miękkiej (półmiękkiej) gliny i łupków ilastych, które łącznie określa się mianem szamotu.
Naturalny szamot to zwykle ruda gliny, której głównym składnikiem jest kaolinit (Al2O3 2SiO2 2H2O), to znaczy krzemian zawierający wodę jako główny składnik i zmieszany z wolnym kwarcem, pirytem i rutylem oraz związki organiczne składające się z mieszaniny. Większość tych niejednorodnych minerałów to dyspersje złożone z cząstek o średnicy mniejszej niż 1,2 μm.
Według różnych formacji gliny można podzielić na: glinę pierwotną i glinę wtórną. Glina pierwotna odnosi się do tworzenia się gliny po wietrzeniu skały macierzystej (takiej jak skaleń), która nadal pozostaje na swoim miejscu. Glina wtórna, znana również jako glinka dryfowa, to glina przenoszona w inne miejsca, a następnie osadzana przez pierwotną glinę w naturalnych warunkach dynamicznych, o drobnych cząstkach, dużym rozproszeniu i wysokiej plastyczności.
Glinka ogniotrwała stosowana w przemyśle materiałów ogniotrwałych dzieli się głównie na dwie następujące kategorie.
① Twarda glina charakteryzuje się gęstą tkanką, dużą twardością, wyjątkowo drobnymi cząstkami, wodą nie jest łatwo dyspergować, a plastyczność jest bardzo niska. Takie gliny mają zwykle wygląd jasnoszary, białawy lub szary. Pęknięcie przypominające skorupę, niektóre powierzchnie mają wrażenie gładkości, łatwo rozbijają się na kawałki.
② Miękka (półmiękka) glina jest często blokowa, ma miękką tkankę i ma dobrą plastyczność. Kolor tej gliny jest bardzo zróżnicowany ze względu na różne rodzaje i zawartość zanieczyszczeń. Od szarego przez ciemnoszary do czarnego; Niektóre są fioletowe, bladoczerwone lub białe.
Po trzecie, surowce o wysokiej zawartości aluminium
(1) Boksyt
Głównym surowcem do produkcji korundu brązowego jest boksyt, a głównym surowcem korundu brunatnego jest klinkier wysokoaluminiowy o zawartości Al2O3 wynoszącej 88%90%. Produkcja korundu białego, korundu gęstego i innego tlenku glinu jako surowców. Boksyt jest również znany jako boksyt wysoki lub boksyt, głównymi minerałami są diaspora (Al2O3 · H2O) i trihydrat (Al2O33H2O).
Chiny posiadają ogromne zasoby boksytu: jest on wydobywany z Shanxi, Hebei i Shandong na północ od Żółtej Rzeki, przez Henan i Guangxi w środkowych Chinach, po Guizhou i Yunnan na południowym zachodzie. Obecnie głównymi obszarami produkcji klinkieru wysokoboksytowego są Shanxi, Henan i Guizhou. W Hunan rozwija się także kilka mniejszych kopalni. Głównymi minerałami boksytu w Chinach są hydrobaksyt, bemit, kaolinit i pirofilit, które można podzielić na trzy typy w zależności od składu mineralnego: typ hydrobaksytowo-kaolinitowy (DK); typu Boehmstone-kaolinit (BK); Typ hydrobaksytu-pirofilitu (DP). Obecnie najczęściej stosowany jest boksyt typu DK, klinkier boksytowy typu DK dzieli się na S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ i tak dalej, w zależności od zawartości Al2O3.
(2) korund spiekany i korund topiony
Sztuczna produkcja korundu polega na wykorzystaniu przemysłowego tlenku glinu lub wysokiego boksytu jako głównego surowca, topiącego się w piecu łukowym w celu produkcji. Ponadto tlenek glinu z płyty korundowej można otrzymać metodą spiekania. Metoda ta nadal opiera się na przemysłowym proszku tlenku glinu jako głównym surowcu, poprzez kalcynację, drobne mielenie, formowanie kulek i wypalanie. Ta metoda jest trudna do wytworzenia technologii, ale produkt ma wysoką wytrzymałość, dużą odporność na korozję i dobrą stabilność na szok termiczny. Tak zwany „korund półbiały” jest w rzeczywistości gęstym korundem topionym elektrycznie na bazie dużej ilości boksytu, zawartość Al2O3 jest większa niż 98%, pozorna porowatość jest mniejsza niż 4%; Jest wykonany z wysokiej zawartości boksytu poprzez elektrotopienie w atmosferze redukującej i kontrolowanych warunkach. Kryształ korundu jest ziarnisty, zazwyczaj 115 mm; Głównymi zanieczyszczeniami są rutyl, tytanian glinu i jego stały roztwór.
(3) Mulit
Mulit jest materiałem ogniotrwałym, którego głównym składnikiem jest faza krystaliczna 3Al2O32SiO2. Mulit dzieli się na mulit naturalny i mulit syntetyczny. Naturalny mulit jest rzadki i zazwyczaj jest syntetyczny. Mulit jest chemicznie stabilny i nierozpuszczalny w kwasie fluorowodorowym. Ma dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach i właściwości termiczne w wysokich temperaturach, więc syntetyczny mulit i jego produkty mają zalety wysokiej gęstości i czystości, wytrzymałości strukturalnej w wysokiej temperaturze, szybkości pełzania w niskiej temperaturze, niskiej rozszerzalności cieplnej, dużej odporności na erozję chemiczną, odporności termicznej odporność na wstrząsy i tak dalej.
(4) minerały z grupy sylimanitów
Minerały z grupy sylimanitów obejmują cyjanit, andaluzyt, sylimanit, powszechnie znane jako „trzy kamienie”. Skład chemiczny trzech kamieni jest taki sam, ale struktura kryształu jest inna i jest to kryształ jednorodny. Podgrzane do wysokiej temperatury przekształcają się w mulit, wytwarzając niewielką ilość stopionego SiO2, czemu towarzyszy zwiększenie objętości.
Ze względu na różną wielkość ekspansji grzewczej trzech kamieni, jego bezpośrednie wykorzystanie nie jest takie samo. Ze względu na niewielką zmianę objętości andaluzytu, niezależnie od tego, czy jest on używany do produkcji cegieł, czy jako dodatek, jest on bezpośrednio wykorzystywany jako surowiec. Sillimanit i cyjanit często dodaje się do składników w postaci środków spieniających, szczególnie w przypadku amorficznych materiałów ogniotrwałych. A używane do produkcji cegieł musi być kalcynowanym klinkierem, zwłaszcza cyjanit musi być kalcynowanym dojrzałym materiałem.
Po czwarte, alkaliczne surowce ogniotrwałe
4.1 Surowiec magnezowy
(1) magnezyt
W Chinach występują dwa główne rodzaje magnezytu: magnezyt krystaliczny i magnezyt amorficzny. Chiński magnezyt jest dystrybuowany głównie w prowincjach Liaoning i Shandong, głównym zanieczyszczeniem magnezytu jest talk, występują również magnezyty zawierające wysoką zawartość CaO, a następnie mineralny dolomit. Chiński magnezyt według składu chemicznego można sklasyfikować jako S, I, II , III, IV pięć gatunków, tylko gatunek S i I stosowany do kalcynacji cegły magnezytowej.
Magnez o wysokiej czystości wytwarzany jest w drodze dwuetapowej flotacji i dwuetapowej kalcynacji. Magnez o wysokiej czystości przygotowany tą metodą może być stosowany jako surowiec do opracowania różnorodnych wysokowydajnych produktów ogniotrwałych.
(2) Inne minerały zawierające magnez
Głównym składem mineralnym produktów oliwinowo-magnezowych w materiałach ogniotrwałych magnezowo jest oliwin magnezowy (2MgO·SiO2) i magnezyt sześcienny (MgO). Produkt ten charakteryzuje się dużą odpornością na stopiony tlenek żelaza i lepszą odpornością na szok termiczny niż zwykła cegła magnezytowa. Głównymi surowcami do produkcji tego produktu są perydotyt i serpentyn.
4.2 Surowce dolomitowe
Dolomit to surowiec ogniotrwały składający się głównie z soli podwójnych węglanu magnezu (MgCO3) i węglanu wapnia (CaCO3). Jego wzór chemiczny to CaMg(CO3)2 lub MgCO3 CaCO3, a jego teoretyczny skład to CaO3 0.41%, MgO2 1.87% i CO2 47.72%. CaO/MgO=1.39, twardość wynosi 3,54.
Dolomit w Chinach jest bogaty w surowce, szeroko rozpowszechniony i stosunkowo czysty. W rejonie Dashiqiao w prowincji Liaoning znajdują się liczne rezerwaty. Shandong, Hubei, Shaanxi, Guangxi, Gansu, Jiangxi, Anhui, Syczuan, Yunnan, Hunan i inne prowincje są bogate w zasoby mineralne. Złoże rudy często kojarzone jest z wapieniem i magnezytem.
5. Surowce do wyrobów cyrkonowych
(1) Kamień cyrkonowy
Cyrkon (ZrO2·SiO2 lub ZrSiO4) jest głównym surowcem do produkcji wyrobów cyrkonowych i wyrobów cyrkonowych, a cyrkon pochodzi z Chin z prowincji Hainan. Występuje w prowincji Guangdong, regionie autonomicznym Guangxi Zhuang, prowincji Shandong, prowincji Fujian i prowincji Tajwan.
Teoretyczny skład cyrkonu to ZrO2 67,01% i SiO2 32,99%. Często zawiera TiCfe i inne śladowe tlenki metali ziem rzadkich, które ze względu na obecność tych pierwiastków czynią go radioaktywnym w różnym stopniu. Dlatego też przy wykorzystaniu tego surowca do produkcji wyrobów należy zastosować niezbędne środki ochronne.
Cyrkon ma niską przewodność cieplną wynoszącą 3,72 W/(mK) w temperaturze 201000 stopni. Współczynnik rozszerzalności cyrkonu jest również niski w porównaniu z innymi kryształami, 4,6X10-6 stopnia przy 1000 stopniach, a współczynnik rozszerzalności jego monokryształu w dwóch kierunkach pionowej i równoległej osi głównej (oś C) ma duża różnica. Cyrkon ma wysoką obojętność chemiczną i trudno reaguje z kwasem. W mniejszym stopniu reaguje ze stopionym szkłem, często stosowany jest w hutnictwie i przemyśle szklarskim jako materiały ogniotrwałe.
(2) plagiocyrkon
Cyrkon naturalny (ZrO2) jest często nieregularnie zbrylony, czarny, brązowy, żółty lub bezbarwny. W Chinach występuje niewiele naturalnie nachylonych złóż rudy cyrkonu. ZrO2 stosowany w przemyśle jest surowcem chemicznym, będącym białym lub żółtawym proszkiem otrzymywanym metodą chemiczną z cyrkonu (ZrO2·SiO2).
Czysty ZrO2 ma trzy formy krystaliczne pod ciśnieniem atmosferycznym: fazę jednoskośną, tetragonalną i sześcienną od niskiej do wysokiej temperatury.
Stabilny ZrO2, zgodnie ze stopniem stabilności, istnieją częściowo stabilne punkty ZrO2 i w pełni stabilne punkty ZrO2, ponieważ w pełni stabilny współczynnik rozszerzalności cieplnej ZrO2 jest większy, jego odporność na szok termiczny nie jest tak dobra jak częściowo stabilna, więc ta druga jest powszechnie używany do produkcji ceramiki i ogniotrwałych materiałów hartowniczych.
(3) odsilikonowany cyrkon
Przy produkcji topionego korundu cyrkonowego (AZS) za granicą, oprócz stosowania koncentratu cyrkonu, dodaje się pewną ilość surowców „odkrzemowanego cyrkonu”, których celem jest: po pierwsze, dostosowanie i ustabilizowanie receptury ; Drugim jest ulepszanie i optymalizacja wydajności produktu.
(4) mulit korundowo-cyrkonowy
Oryginalne surowce to przemysłowy tlenek glinu, kaolin i cyrkonit, które są drobno zmielone i równomiernie wymieszane, półsucha kula ciśnieniowa i kalcynowane w temperaturze 300-1700 stopni w celu wytworzenia tego materiału. Wyniki pokazują, że zwiększenie zawartości cyrkonu prowadzi do wzrostu temperatury spiekania, zmniejszenia skurczu całkowitego i zwiększenia porowatości zamkniętej. Reakcje te sprawiają, że spiekany mulit korundowo-cyrkonowy ma większą gęstość i wytrzymałość oraz lepszą odporność na szok termiczny.
6. Surowce do wyrobów chromowych
Jednym z głównych surowców do produkcji materiałów ogniotrwałych chromowych (cegła chromowana, cegła chromowo-magnezowa, cegła magnezytowo-chromowa) jest ruda chromu lub chromit. Chromit jest mieszaniną różnorodnych minerałów, ponieważ jego skład mineralny podlega dużym wahaniom, zmiany składu chemicznego i właściwości fizycznych są również duże. Zwykle składa się z minerałów płonnych z ziarnami chromu. Te minerały skały płonnej to zwykle krzemiany magnezu, takie jak serpentyna, oliwin magnezowy i oliwin. Oprócz Cr2O3 w chromicie występują również Al2O3, Fe2O3 i MgO, ogólny chromit, ze względu na obecność magnezu i żelaza, często wyrażany jako (Mg, Fe) Cr2O3.
Powyższe są powszechnie stosowanymi surowcami ogniotrwałymi, dzięki innowacjom technologii materiałów ogniotrwałych rodzaje surowców są bardziej zróżnicowane, szczególnie w ostatnich latach, z powodu problemów środowiskowych i szeregu powodów, takich jak zasoby surowców rudy, i nadal się lepiej rozwijają wydajność sztucznych materiałów syntetycznych i bardziej przyjaznych dla środowiska surowców odnawialnych (takich jak azotek żelazokrzemu, Theron itp.).
