المواد الخام الستة الأكثر استخداماً للمواد المقاومة للنيران

تشير المواد الخام الحارقة إلى المواد الأساسية اللازمة لإنتاج منتجات المواد الحارقة. وهي تشكل الأساس لتصنيع المواد الحارقة.معظم المواد الخام المقاومة للنار هي المعادن الطبيعية، مثل الطين الصلب ، والبوكسيت عالية الألومينا ، والسيليكا ، والكروميت ، والمغنيسيت ، والكاولين ، والمغنيسيا أوليفين ، الزركون ، الأندالوسيت ، كربيد السيليكون ، الكوروندوم ، الخ.مع التحسين المستمر في متطلبات الأداء الشاملة للمواد الحارقة، المواد الخام الصناعية والمواد المصنوعة بشكل مصطنع ، مثل الألومينا الصناعية ، والموليت الصناعي ، والألياف الصناعية المقاومة للحريق ، والكرات المجوفة الصناعية المقاومة للحريق ،تستخدم بشكل متزايد في إنتاج المواد المقاومة للنارتعتمد جودة وفعالية التكلفة للمنتجات الحارقة إلى حد كبير على الاختيار الصحيح والاستخدام الرشيد للمواد الخام.

يمكن تصنيف المواد الخام المقاومة للنيران بناءً على خصائصها الكيميائية إلى مواد خام المقاومة للنيران الحمضية ، والمواد الخام المقاومة للنيران القلوية ، والمواد الخام المقاومة للنيران المحايدة.ويمكن تقسيمها أيضاً حسب مصدرها إلى مواد خام معدنية طبيعية ومواد خام مصنعة بشكل مصطنعبشكل عام، في إنتاج المواد المقاومة للحريق، يتم تصنيف المواد الخام إلى مواد أساسية ومواد مساعدة.

المواد الخام المستخدمة في إنتاج المنتجات الصلبة للنار، سواء كانت معدنية طبيعية أو مصنعة بشكل مصطنع، يجب، من منظور معدني،تمتلك مقاومة حرارة عالية بما فيه الكفاية لتلبية مواصفات المنتج المطلوبةمن منظور العملية، يجب أن تلبي المتطلبات الأساسية لعملية التصنيع.يجب أن تكون قادرة على تلبية متطلبات استخدام المنتجات، وخاصة متطلبات الأداء في درجات الحرارة العالية.

يتم تصنيف المواد الخام الحارقة عادةً على أنها مواد خام حارقة من الألومنيوم والسيليكون (مثل السيليكا والطين والألومينا العالي ، وما إلى ذلك) ، والمواد الخام الحارقة القلوية ،المواد الخام المقاومة للحرارةوالمواد الخام المقاومة للحريق الأخرى.

1المواد الخام السيليزية
بسبب تأثير حجم المتغيرات الكوارتزية ، يتم أيضا إنتاج الطوب السيليكسية مباشرة باستخدام الصخور السيليكسية. وتشمل الصخور السيليكسية أنواع مختلفة مثل الكوارتز الوريد ، الكوارتزيت ، الصخر ،والحجر الرمليالمكون الرئيسي في الصخور السيليزية هو SiO2، مع المكونات الأخرى تعتبر الشوائب.يتم تصنيف المواد الخام السيليكية المستخدمة في المواد المقاومة للنيران بشكل عام إلى حبيبات بلورية وصخور السيليكا المرتبطة.

2.المواد الخام الطينية
الطين المقاوم للنيران هو المواد الخام الأساسية لإنتاج مواد المقاومة للنيران من السيليكات الألومنيوم ومتطلبات المقاومة للنيران تتجاوز العديد من الطين الصلب والناعم (نصف ناعم) ،والصخر الطيني مع مقاومة درجة حرارة تزيد عن 1580 درجة مئوية، يشار إليها بشكل جماعي باسم الطين المقاوم للنيران.

يتكون الطين الصلب الطبيعي عادةً من معادن الطين ، مع الكالينيت (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O) كمكون أساسي ، وهو يمثل السيليكات المبتلة. يرافقه الكوارتز الحر ،ليمونيت، غوتيت، والمواد العضوية، تشكل خليطا. يتكون هذا المعدن غير الموحد في الغالب من جسيمات متناثرة قطرها أقل من 1.2μm.

بناءً على عمليات تشكيل الطين المختلفة ، يمكن تصنيفها إلى طين أساسي وطين ثانوي.يشير الطين الأساسي إلى الطين الذي يتكون من تآكل الصخور الأم (مثل الفيلدسبار) والذي يبقى في مكانه بعد عملية التآكلالطين الثانوي، المعروف أيضًا باسم الطين الرسوبي، هو طين تم نقله إلى مواقع أخرى وإعادة إيداعه في ظل ظروف ديناميكية طبيعية.والبلاستيكية العالية.

يمكن تصنيف الطين المقاوم للنيران المستخدم عادة في صناعة المواد المقاومة للنيران إلى نوعين:

(1) الطين الصلب:
يتميز الطين الصلب بتركيب كثيف ، وقسوة عالية ، وجسيمات دقيقة للغاية ، وانتشار ضعيف في الماء ، وبلونية منخفضة للغاية. غالبًا ما يظهر هذا النوع من الطين باللون الرمادي الخفيف ،الرمادي الأبيض، أو الرمادي. لديها سطح كسر يشبه القشرة ، وبعضها مع شعور ناعم ونزلق ، ويميل إلى التآكل والانهيار إلى شظايا.

(2) طين ناعم (نصف ناعم):
الطين الناعم (نصف الناعم) عادة ما يكون موجودًا في أشكال شبيهة بالكتل ، مع بنية فضفاضة ونعمة جيدة نسبيًا.يختلف لون هذا النوع من الطين بشكل كبير بسبب الاختلافات في أنواع وتركيزات الشوائبيمكن أن تتراوح من الرمادي والرمادي الداكن إلى الأسود، وفي بعض الحالات، قد تظهر ألواناً أرجوانية أو حمراء فاتحة أو بيضاء.

3مواد عالية الألومينا

(1) البوكسيت:
البوكسيت هو المواد الخام الأساسية لإنتاج الألومينا المتصهرة البنية. يعد الكلينكر عالي الألومينا الذي يحتوي على Al2O3 من 88٪ إلى 90٪ المواد الرئيسية للكوروندوم شبه القابلة للكسر.لإنتاج الألومينا الأبيض المذاب، الكوروندوم الكثيف، الخ، يستخدم أكسيد الألومنيوم كمادة أولية.مع المعادن الرئيسية هي الدياسبور (Al2O3 • H2O) والبوهميت (Al2O3 • 3H2O).

الصين لديها احتياطيات وفيرة للغاية من البوكسيت، مع مناطق الإنتاج التي تمتد من شانشي، هيبي، وشاندونغ شمال نهر الصفراء، من خلال هنان وغوانغشي في المنطقة الوسطى،إلى غويجو ويونان في الجنوب الغربيالمناطق الرئيسية لإنتاج الكلينكر عالي الألومينا في الصين هي حاليا في شانشي وهانان وغويجو. وهناك أيضا بعض المناجم الصغيرة قيد التطوير في هونان.المعادن الرئيسية من البوكسيت عالية الألومينا في الصين تشمل الشتات، البوهميت ، الكالينيت ، والبيروفيلليت. استنادا إلى تكوين المعادن ، يتم تصنيفهم إلى ثلاثة أنواع: نوع الدياسبور-كالينيت (DK) ، نوع البوهميت-كالينيت (BK) ،ونوع الدياسبور-بيروفيليت (DP)من بينها ، البوكسيت عالي الألومينا من نوع DK هو الأكثر استخدامًا. يتم تصنيف الكلينكر عالي الألومينا من نوع DK على أساس محتوى Al2O3 في الصفوف S ، I ، IIA ، IIB ، III ، إلخ.

(2) الكوروندوم المختلط والكوروندوم المذاب

إنتاج الكوروندوم الاصطناعي يستخدم الألومينا الصناعية أو البوكسيت عالية الألومينا كمواد خام رئيسية ويتم إذابته في فرن قوس كهربائي. بالإضافة إلى ذلك،يمكن إنتاج أكسيد الألومنيوم الشبيه بطبقة الكوروندوم باستخدام طريقة التخمسفي هذه الطريقة، مسحوق الألومينا الصناعي هو المادة الخام الرئيسية، وتشمل العملية الحرق والطحن الدقيق، والحفر، والتجمد.طريقة الإنتاج هذه تثير تحديات تقنية، ولكن المنتجات الناتجة تظهر قوة عالية، مقاومة قوية للتآكل، واستقرار صدمة حرارية جيدة.

يشير مصطلح "الكوروندوم شبه القابل للتكسير" أساساً إلى الكوروندوم المذاب الكثيف القائم على البوكسيت عالية الألومينا، مع محتوى Al2O3 يزيد عن 98٪ ومسامحة ظاهرية أقل من 4٪.يتم إنتاجه عن طريق الذوبان الكهربائي لبوكسيت عالية الألومينا في ظل الغلاف الجوي المنخفض والظروف المتحكم فيهابلورات الكوروندوم هي حبيبات، عادة ما تتراوح من 1 إلى 15 مم، مع الشوائب الرئيسية بما في ذلك الهيمايتيت، وتيتانات الألومنيوم، وحلولها الصلبة.

(3) الموليت

الموليت هو مادة مقاومة للنار تتكون في المقام الأول من المرحلة البلورية 3Al2O3•2SiO2. يمكن تصنيف الموليت إلى فئتين: الموليت الطبيعي والموليت الاصطناعي.النباتات الطبيعية نادرة، ويتم إنتاجه عادة بطريقة اصطناعية. يظهر موليت خصائص كيميائية مستقرة وغير قابلة للذوبان في حمض الفلورية المائية.يمتلك خصائص ميكانيكية وحرارية ممتازة في درجات الحرارة العالية.

تتسم الموليت الاصطناعي ومنتجاتها بكثافة عالية، ونقاء عال، وقوة هيكلية عالية درجة حرارة، ومعدل زحف منخفض عند درجات حرارة عالية، ومعامل التوسع الحراري الصغير،مقاومة قوية للتآكل الكيميائي، ومقاومة للصدمات الحرارية.

(4) المعادن من مجموعة السيليمانيت

تشمل معادن مجموعة السيليمانيت كيانيت وأندالوسيت وسيليمانيت ، والتي يشار إليها عادة باسم "الحجارة الثلاثة." هذه المعادن تتشارك نفس التكوين الكيميائي لكن لها هياكل بلورية مختلفة "عندما يتم تسخينها إلى درجات حرارة عالية ، تتحول جميعها إلى موليت ، مما ينتج كمية صغيرة من SiO2 المنصهر مصحوبة بتوسع الحجم.

بسبب الاختلافات في درجة التوسع الحراري بين هذه المعادن ، يختلف استغلالها المباشر.يتم استخدامها مباشرة في حالتها الخام، إما لصناعة الطوب أو كمادة مضافة. من ناحية أخرى ، غالبا ما يتم إضافة السيليمانيت والكيانيت في شكل عوامل توسيع للمزيج ،خاصة في إنتاج المواد المقاومة للنيران غير المشكلةعندما تستخدم لصنع الطوب، فإنها تحتاج إلى أن تكون مطفأة إلى الكلنكر، وخاصة في حالة كيانيت، والتي يجب أن تكون محلاة إلى شكل الكلنكر.

4المواد القاسية المقاومة للنيران
4.1 مواد المغنيسيوم

(1) خام المغنيسيت

في الصين ، يتم تصنيف خام المغنيستيت بشكل أساسي إلى نوعين: خام المغنيستيت البلورية وخام المغنيستيت غير المتحركة.المناطق الرئيسية للتوزيع للخام المغنيستي هي في مقاطعتي لياونينغ وشاندونغالنفايات الرئيسية في خام المغنيسيت هي التلك، وبعض خام المغنيسيت يحتوي أيضا على مستويات أعلى من CaO، مع الدولوميت هو المعدن الثانوي.يتم تصنيف خام المغنيزيت إلى خمسة مستويات (S، I، II، III، IV) على أساس تكوينه الكيميائي. تستخدم فقط الدرجات S و I لتحريط الرمال المغنيسية لإنتاج طوب المغنيسيا.

باستخدام طريقة تطفو في مرحلتين وطريقة تسميم في مرحلتين لتحضير رمل المغنيسيوم عالي النقاء،يمكن استخدام رمل المغنيسيوم عالي النقاء الذي يتم الحصول عليه من خلال هذه العملية كمادة خام لتطوير مختلف المنتجات الصلبة عالية الأداء.

(2) المعادن الأخرى التي تحتوي على المغنيسيوم

في المواد المقاومة للحريق من المغنيسيوم ، المنتجات المصنوعة من الفورستريت ، المكونات المعدنية الرئيسية هي الفورستريت (2MgO · SiO2) والبيريكلاز (MgO).هذه المنتجات تتميز بمقاومة قوية لأكسدة الحديد المنصهرالمواد الخام الرئيسية لإنتاج هذه المنتجات هي الدونيت والسربينتينيت.

4.2 مواد الدولوميت

الدولوميت هو مادة مقاومة للنار تتكون في المقام الأول من ملح معقد من كربونات المغنيسيوم (MgCO3) وكربونات الكالسيوم (CaCO3). صيغته الكيميائية هي CaMg(CO3) 2 أو MgCO3 • CaCO3،مع تكوين نظري من CaO 30.41٪، MgO 21.87٪، CO2 47.72٪، نسبة CaO/MgO هي 1.39، وقسوته 3.5 إلى 4.

تمتلك الصين موارد دولوميت وفيرة وموزعة على نطاق واسع ، والمعروفة بنقائها النسبي. تمتلك المنطقة المحيطة بداشيكياو في مقاطعة لياونينغ احتياطات غنية بشكل خاص.مقاطعات مثل شاندونغتتباهى جميعها بمودعات وفيرة. غالبًا ما ترتبط رواسب الدولوميت بالحجر الجيري والمغنيزيت.

5مواد خام المنتجات القائمة على الزركونيوم

(1) الزركون

الزركون (ZrO2 · SiO2 أو ZrSiO4) هو المواد الخام الأساسية لإنتاج منتجات على أساس الزركونيوم ومنتجات الزركونيا. الموقع الرئيسي لإنتاج الزركون في الصين هو مقاطعة هاينان.كما أنها موجودة في مقاطعة قوانغدونغ، منطقة قوانغشي تشوانغ المستقلة ، مقاطعة شاندونغ ، مقاطعة فوجيان ، ومقاطعة تايوان.

التركيبة النظرية للزيركون هي ZrO2 67.01٪ ، SiO2 32.99٪. غالبًا ما يحتوي على عناصر ضئيلة مثل Ti و Fe وأكسيدات الأرض النادرة الأخرى ، مما يمنح درجات مختلفة من النشاط الإشعاعي. لذلك ،يجب اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة عند استخدام هذه المواد الخام لتصنيع المنتج.

يحتوي الزركون على موصلة حرارية منخفضة نسبياً ، حيث يقيس 3.72 واط / ((m · K) بين 20 و 1000 درجة مئوية. كما أن معامل التوسع الخاص به منخفض نسبياً ، حيث يصل إلى 4.6 × 10-6 / ° C عند 1000 درجة مئوية.معامل التوسع في اتجاهين، عموديا وموازيا للمحور الرئيسي (محور C) ، تظهر اختلافات كبيرة في بلورات فردية. يظهر الزركون جدران كيميائية عالية ، مقاومة للتفاعلات مع الأحماض.يتفاعل إلى حد أقل مع ذوبان الزجاج ويستخدم عادة في المواد الصلبة للصناعات المعدنية والزجاجية.

(2) الزركونيا الموحدة

الزركونيا أحادية الصلبة الطبيعية (ZrO2) غالبا ما تظهر ككتل غير منتظمة في أشكال سوداء أو بنية أو صفراء أو عديمة اللون. الرواسب الطبيعية من الزركونيا أحادية الصلبة نادرة في الصين.مادة خام كيميائية، يتم الحصول عليه عن طريق الطرق الكيميائية من الزركون (ZrO2 · SiO2) ويبدو كمسحوق أبيض أو أصفر قليلاً.

يحتوي ZrO2 النقي على ثلاث مراحل بلورية عند الضغط الجوي: أحادي الحجم ، رباعي الحجم ، ومكعب ، بترتيب ارتفاع في درجة الحرارة.

يمكن تصنيف ZrO2 المستقر إلى ZrO2 المستقر جزئياً و ZrO2 المستقر بالكامل ،مع هذا الأخير يظهر معامل أكبر للتوسع الحراري واستقرار أقل للصدمات الحرارية من السابقلذلك ، غالبا ما يستخدم ZrO2 المستقر جزئيا كعامل تصلب في السيراميك والمواد المقاومة للحريق.

(3) الزركونيا المنقية

في إنتاج مواد مقاومة للنيران من زيركونيا كوروندوم المصبوب (AZS) في الخارج ، بالإضافة إلى استخدام تركيز سليكات الزيركونيوم ،يتم إضافة كمية معينة من المواد الخام "الزيروكونيوم المقطر" في الغالبالغرض مزدوج: تعديل واستقرار الصيغة، وتحسين وتحسين أداء المنتج.

(4) زيركونيا كوروندوم مولايت

المواد الأصلية لهذا المنتج هي الألومينا الصناعية والكاولين والزيركون. يتم طحنها بدقة ، ومزجها بشكل موحد ، وضغطها شبه جافة إلى كرات ، وتحقيقها عند درجة حرارة 300 إلى 1700 درجة مئوية.تظهر الدراسات أن زيادة محتوى الزركون يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة التجمد، انخفاض التقلص الكلي، وزيادة المسام المغلقة. هذه التفاعلات تسهم في أن يمتلك zirconia corundum mullite المتجمد كثافة وقوة أعلى،فضلا عن مقاومة أفضل للاستقرار الصدمة الحرارية.

6مواد خام المنتجات القائمة على الكروم

واحدة من المواد الخام الأساسية لإنتاج مواد مقاومة للحريق على أساس الكروم مثل الطوب الكروم، الطوب الكروم المغنيسيوم، والطوب الكروم المغنيسيوم هو خام الكروم أو الكروميت.الكروميت هو خليط من مختلف المعادن، وتتقلب تكوينه بشكل كبير ، مما يؤدي إلى اختلافات في كل من الخصائص الكيميائية والفيزيائية.مع هذه المعادن غالبا ما تكون السيليكات المغنيسيوموبالإضافة إلى Cr2O3 ، يحتوي خام الحديد الكروم أيضًا على Al2O3 ، Fe2O3 ، MgO ، إلخ.بسبب وجود المغنيسيوم والحديد، غالبا ما يتم التعبير عنها على أنها (Mg، Fe) Cr2O3.

المواد الخام المذكورة هي المواد الخام المقاومة للحريق المستخدمة عادة. مع التقدم المستمر في تكنولوجيا المقاومة للحريق ، أصبحت مجموعة متنوعة من المواد الخام أكثر اتساعًا. في السنوات الأخيرة ، أصبح عدد المواد الخام المختلفة في المواد الخام أكثرتم التركيز على تطوير مواد اصطناعية أفضل الأداء والمواد الخام المعاد تدويرها أكثر ملاءمة للبيئة (مثل حديد نتريد السيليكون والسيلون)، مدفوعة بالاهتمامات البيئية واستنزاف الموارد الطبيعية.