شش ماده خام رایج برای مواد آتش شکن

مواد اولیه آتش شکن به مواد اساسی مورد نیاز برای تولید محصولات مواد آتش شکن اشاره دارد. آنها پایه تولید مواد آتش شکن را تشکیل می دهند.اکثر مواد اولیه آتش شکن مواد معدنی طبیعی هستند، مانند گل آتش شکن، باوکسیت آلومینیات بالا، سیلیس، کرومیت، مگنیزیت، کائولین، مگنیزیا اولیوین، زرکون، آندالوسیت، کربید سیلیکون، کورندوم و غیره.با بهبود مداوم در الزامات عملکرد جامع مواد آتش شکنمواد خام صنعتی و مواد مصنوعی مانند آلومینیوم صنعتی، مولیت مصنوعی، الیاف آتش شکن مصنوعی و کره های حفره ای آتش شکن مصنوعیبه طور فزاینده ای در تولید مواد آتش شکن استفاده می شودکیفیت و بهره وری از محصولات آتش شکن تا حد زیادی به انتخاب صحیح و استفاده منطقی از مواد اولیه بستگی دارد.

مواد اولیه آتش شکن را می توان بر اساس خواص شیمیایی خود به مواد اولیه آتش شکن اسیدی، مواد اولیه آتش شکن قلیایی و مواد اولیه آتش شکن خنثی طبقه بندی کرد.آنها همچنین می توانند بر اساس منبع خود به مواد خام معدنی طبیعی و مواد خام مصنوعی مصنوعی طبقه بندی شوند.به طور کلی، در تولید مواد آتش شکن، مواد اولیه به مواد اولیه و مواد کمکی طبقه بندی می شوند.

مواد اولیه مورد استفاده برای تولید محصولات آتش شکن، چه معدنی طبیعی و چه مصنوعی، باید از دیدگاه معدنی،دارای آتش شکن بودن به اندازه کافی بالا برای برآورده کردن مشخصات مورد نیاز محصولاز منظر فرآیند، آنها باید الزامات اساسی فرآیند تولید را برآورده کنند. با توجه به عملکرد محصولات مشتق شده از آنها،آنها باید بتوانند نیازهای استفاده از محصولات را برآورده کنند.، به خصوص خواسته های عملکرد در دمای بالا.

مواد اولیه آتش گیر معمولا به عنوان مواد اولیه آتش گیر آلومینیوم-سیلیکون (مانند سیلیس، گل، آلومینیوم بالا و غیره) ، مواد اولیه آتش گیر قلیایی،مواد خام مقاوم به آتش برای عایق گرما، و سایر مواد اولیه آتش شکن.

1مواد خام سیلیس
به دلیل اثر حجم انواع کوارتز، آجرهای سیلیس نیز به طور مستقیم با استفاده از سنگ های سیلیس تولید می شوند. سنگ های سیلیس شامل انواع مختلفی مانند کوارتز رگ، کوارتزیت، فلنت،و سنگ شنعنصر اصلی سنگ های سیلیکوز SiO2 است، که سایر اجزای آن را ناخالص می دانند.مواد خام سیلیس مورد استفاده در مواد آتش شکن به طور گسترده به دانه های بلوری و سنگ های سیلیس متصل طبقه بندی می شوند.

2مواد خام گل
خاک رس آتش شکن مواد اولیه برای تولید مواد آتش شکن آلومینیوم سیلیکات است و الزامات آتش شکن آن بیش از انواع خاک رس سخت، نرم (نیمی نرم) است.و شیل خاکستری با مقاومت دمایی بیش از 1580°C، به طور کلی به عنوان گل آتش شکن شناخته می شود.

گل آتش شکن طبیعی به طور معمول عمدتاً از مواد معدنی خاکستری تشکیل شده است که عنصر اصلی آن کالینیت (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O) است که سیلیکات های هیدراته شده را نشان می دهد.لیمونیتاین ماده معدنی غیر یکنواخت عمدتا از ذرات پراکنده با قطر کمتر از 1.2μm تشکیل شده است.

بر اساس فرآیندهای مختلف تشکیل گل، می توان آن را به گل اولیه و گل ثانویه طبقه بندی کرد.خاکستری اولیه به خاکستری اشاره دارد که در اثر آب شدن سنگ های اصلی (مانند فلد اسپات) تشکیل شده و پس از آب شدن باقی می ماندگل ثانویه، که همچنین به عنوان گل رسوبی نیز شناخته می شود، گل است که به مکان های دیگر منتقل شده و در شرایط پویا طبیعی دوباره قرار گرفته است.و پلاستیک بودن بالا.

گل های آتش شکن که معمولاً در صنعت مواد آتش شکن استفاده می شوند را می توان به طور کلی به دو نوع زیر تقسیم کرد:

(1) گل سخت:
گل سخت با ساختار متراکم، سختی بالا، ذرات بسیار ظریف، پراکندگی ضعیف در آب و پلاستیکی بسیار کم مشخص می شود. این نوع گل اغلب در خاکستری روشن ظاهر می شود،خاکستری سفید، یا خاکستری است. سطح شکستگی شبیه به پوسته، برخی از آن ها با احساس صاف و لغزنده، و مستعد آب و هوا و شکستن به تکه تکه است.

(2) خاکستری نرم (نیم نرم):
گل نرم (نیمی نرم) معمولاً در اشکال بلوکی مانند وجود دارد، با ساختار شل و نرم و پلاستیکی نسبتاً خوب.رنگ این نوع گل به دلیل تفاوت در انواع و غلظت ناخالصی ها به طور قابل توجهی متفاوت استممکن است از خاکستری و خاکستری تیره تا سیاه باشد و در برخی موارد ممکن است رنگ های بنفش، قرمز روشن یا سفید را نشان دهد.

3مواد آلومینیوم بالا

(1) باکسیت:
باوکسیت مواد اولیه برای تولید آلومینیوم ذوب قهوه ای است. کلینکر آلومینیوم بالا با محتوای Al2O3 88٪ تا 90٪ به عنوان مواد اصلی برای کوراندوم نیمه شکننده استفاده می شود.برای تولید آلومینیوم سفید ذوب شدهباکسیت همچنین به عنوان شیل آلومینیوم بالا یا شیل آلومینیوم شناخته می شود.که مواد معدنی اصلی آن ها دیاسپور (Al2O3 • H2O) و بوهمیت (Al2O3 • 3H2O) هستند..

چین دارای ذخایر بسیار فراوان بوکسیت است، با مناطق تولید از شانسی، هبی و شان دونگ شمال رودخانه زرد، از طریق هنان و گوانگسی در منطقه مرکزی،به گويژو و يونان در جنوب غربمناطق اصلی تولید کلینکر آلومینیوم بالا در چین در حال حاضر در شانسی، هنان و گوژو است. همچنین برخی معادن کوچکتر در حال توسعه در هونان وجود دارد.مواد معدنی اصلی باوکسیت با آلومینا بالا در چین شامل دیاسپور استبر اساس ترکیب معدنی آنها، آنها به سه نوع طبقه بندی می شوند: نوع دیاسپور-کاولینیت (DK) ، نوع بوهمیت-کاولینیت (BK) ،و نوع دیاسپورایروفیلیت (DP)در میان آنها، باوکسیت آلومینیوم بالا نوع DK به طور گسترده ای استفاده می شود. کلینکر آلومینیوم بالا نوع DK بر اساس محتوای Al2O3 به درجه S، I، IIA، IIB، III و غیره طبقه بندی می شود.

(2) کوراندوم سینتر شده و کوراندوم ذوب شده

تولید مصنوعی کورندوم از آلومینا صنعتی یا باوکسیت با آلومینا بالا به عنوان مواد اولیه اصلی استفاده می کند و در یک کوره قوس الکتریکی ذوب می شود.اکسید آلومینیوم مانند صفحه کورندوم می تواند با استفاده از روش سینتر شدن تولید شوددر این روش، پودر آلومینیوم صنعتی مواد اولیه اصلی است و فرآیند شامل سوختگی، خرد کردن خوب، گلوله سازی و سینتر کردن است.این روش تولید چالش های فنی را به وجود می آورد، اما محصولات حاصل از آن دارای قدرت بالا، مقاومت شدید در برابر فرسایش و ثبات خوب شوک حرارتی هستند.

اصطلاح "کوراندوم نیمه شکننده" اساساً به کوراندوم ذوب شده متراکم مبتنی بر باوکسیت آلومینا بالا، با محتوای Al2O3 بیش از 98٪ و منافذ ظاهری کمتر از 4٪ اشاره دارد.با ذوب الکتریکی باوکسیت آلومینیوم بالا تحت اتمسفر کاهش و شرایط کنترل شده تولید می شود.کریستال های کوراندوم دانه دار هستند، معمولاً از 1 تا 15 میلی متر، با ناخالصی های اصلی از جمله هماتیت، تیتانات آلومینیوم و محلول های جامد آنها.

(3) مولیت

مولیت یک ماده آتش شکن است که عمدتاً از فاز بلوری 3Al2O3•2SiO2 تشکیل شده است. مولیت را می توان به دو دسته تقسیم کرد: مولیت طبیعی و مولیت مصنوعی.موليت طبيعي نادر استمولیت دارای خواص شیمیایی پایدار است و در اسید هیدروفلوئوریک محلول نیست.دارای خواص مکانیکی و حرارتی عالی در دمای بالا است.

مولیت مصنوعی و محصولات آن با تراکم بالا، خلوص بالا، قدرت ساختاری در دمای بالا، سرعت کم خزیدن در دمای بالا، ضریب گسترش حرارتی کوچک،مقاومت قوی در برابر فرسایش شیمیایی، و مقاومت در برابر شوک حرارتی

(4) مواد معدنی گروه سیلیمانیت

مواد معدنی گروه سیلیمانیت شامل کیانایت، آندالوسیت و سیلیمانیت هستند که معمولا به عنوان "سه سنگ" شناخته می شوند.اين مواد معدني ترکیب شيميايي مشابهي دارند اما ساختارهاي مختلف بلوري دارند، آنها را به عنوان پلیمورف طبقه بندی می کند. هنگامی که به دمای بالا گرم می شوند، همه آنها به مولیت تبدیل می شوند و مقدار کمی از SiO2 ذوب شده را همراه با گسترش حجم تولید می کنند.

به دلیل تفاوت در درجه گسترش حرارتی بین این مواد معدنی، استفاده مستقیم آنها متفاوت است.به طور مستقیم در حالت خام استفاده می شود.از سوی دیگر، سیلیمانیت و کیانیت اغلب به شکل عوامل گسترش دهنده به مخلوط اضافه می شوند.به خصوص در تولید مواد آتش شکن بدون شکلهنگامی که برای ساخت آجر استفاده می شود، آنها باید به کلینکر تبدیل شوند، به ویژه در مورد کیانیت، که باید به شکل کلینکر سینتر شود.

4مواد آتش شکن قلیایی
4.1 مواد مغنیزیا

(1) معدن مگنیسیت

در چین، سنگ مغنیسیت عمدتا به دو نوع طبقه بندی می شود: سنگ مغنیسیت بلوری و سنگ مغنیسیت بی شکل.مناطق اصلی توزیع سنگ منیزیت در استان های لیانینگ و شان دونگ است.. ناخالصی اصلی در سنگ مغنیزیت تالک است و برخی سنگ های مغنیزیت نیز حاوی مقادیر بالاتری از CaO هستند، که دولومیت معدنی ثانویه است.سنگ مغنیزیت به پنج سطح طبقه بندی شده است (S، I، II، III، IV) بر اساس ترکیب شیمیایی آن. تنها درجه S و I برای سوختن شن مگنیزیا برای تولید آجر مگنیزیا استفاده می شود.

با استفاده از یک روش دو مرحله ای شناور و یک روش دو مرحله ای سوختگی برای آماده سازی شن مغنیزیا با خالصیت بالا،شن و ماسه مگنیزیا با طهارت بالا که از طریق این فرآیند به دست می آید می تواند به عنوان یک ماده خام برای توسعه محصولات آتش شکن با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرد..

(2) سایر مواد معدنی حاوی منیزیم

در مواد آتشگیر مگنیزیا، محصولات ساخته شده از فورسریت، اجزای معدنی اصلی فورسریت (2MgO · SiO2) و پریکلاز (MgO) هستند.این محصولات با مقاومت قوی در برابر اکسیداسیون آهن ذوب شده مشخص می شوندمواد اولیه برای تولید این محصولات دونیت و سرپنتینیت هستند.

4.2 مواد دولومیت

دولومیت یک ماده آتش شکن است که عمدتاً از نمک پیچیده کربنات منیزیم (MgCO3) و کربنات کلسیم (CaCO3) تشکیل شده است. فرمول شیمیایی آن CaMg(CO3) 2 یا MgCO3 • CaCO3 است.با ترکیب نظری CaO 30.41٪، MgO 21.87٪، CO2 47.72٪، نسبت CaO/MgO 1 است.39، و سختي آن 3.5 تا 4 است.

چین دارای منابع دولومیت فراوان و گسترده ای است که به خاطر خلوص نسبی آنها شناخته شده است. منطقه اطراف Dashiqiao در استان Liaoning دارای ذخایر غنی است.استان هایی مانند شان دونگ، هوبی ، شانسی ، گوانگسی ، گانسو ، جیانگسی ، آنهی ، سیچوان ، یونان و هونان همگی دارای ذخایر فراوان هستند. ذخایر دولومیت اغلب با سنگ آهک و مغنیزیت مرتبط هستند.

5、 مواد اولیه محصولات مبتنی بر زرکونیوم

(1) زیرکون

زرکون (ZrO2·SiO2 یا ZrSiO4) مواد اولیه برای تولید محصولات مبتنی بر زرکونیم و محصولات زرکونیا است. محل تولید اصلی زرکون در چین استان هاینان است.همچنین در استان گوانگدونگ یافت می شود، منطقه خودگردان گوانگسی ژوانگ، استان شان دونگ، استان فویجان و استان تایوان.

ترکیب نظری زرکون ZrO2 67.01٪ ، SiO2 32.99٪ است. اغلب حاوی عناصر ردیابی مانند Ti ، Fe و سایر اکسید های زمین های نادر است ، که درجه های مختلفی از رادیواکتیویتی را به ارمغان می آورد.در هنگام استفاده از این مواد اولیه برای تولید محصول باید اقدامات حفاظتی لازم انجام شود..

زیرکون دارای رسانایی حرارتی نسبتاً پایین است که 3.72 W/ (((m·K) را بین 20 تا 1000 درجه سانتیگراد اندازه گیری می کند. ضریب انبساط آن نیز نسبتاً پایین است و به 4.6 × 10-6 / ° C در 1000 درجه سانتیگراد می رسد.ضریب های انبساط در دو جهت، عمودی و موازی با محور اصلی (محور C) ، تفاوت های قابل توجهی در کریستال های تک ظاهر می کنند.آن را به میزان کمتری با آب شدن شیشه واکنش نشان می دهد و به طور معمول در مواد آتش شکن برای صنایع فلزکاری و شیشه استفاده می شود.

(2) زرکونیا تک کلینیکی

زرکونیا تک کلینیکی طبیعی (ZrO2) اغلب به شکل بلوک های نامنظم در اشکال سیاه، قهوه ای، زرد یا بی رنگ ظاهر می شود. سپرده های طبیعی زرکونیا تک کلینیکی در چین نادر است.یک ماده خام شیمیایی، از طریق روش های شیمیایی از زرکون (ZrO2·SiO2) به دست می آید و به صورت پودر سفید یا کمی زرد ظاهر می شود.

ZrO2 خالص دارای سه مرحله بلوری در فشار جوی است: تک کلینیک، تترگونال و مکعب، در ترتیب افزایش درجه حرارت.

ZrO2 پایدار را می توان به ZrO2 نیمه پایدار و ZrO2 کاملا پایدار طبقه بندی کرد.با آخرین نشان دهنده یک ضریب بزرگتر از انبساط حرارتی و ثبات شوک حرارتی پایین تر از سابقبنابراین، ZrO2 که تا حدودی پایدار شده است اغلب به عنوان یک ماده سخت کننده در سرامیک و مواد آتش گیر استفاده می شود.

(3) زرکونیا از آب جدا شده

در تولید مواد مقاوم آتش از کورندوم زیرکونی (AZS) در خارج از کشور، علاوه بر استفاده از غلظت سیلیکات زیرکونیوم،مقدار معینی از مواد اولیه "زیرکونیوم دیسیلیکاسیون" بیشتر اضافه می شود.هدف دوگانه است: تنظیم و ثبات فرمول و بهبود و بهینه سازی عملکرد محصول.

(4) زیرکونیا کوراندوم مولیت

مواد اصلی این محصول آلومینیوم صنعتی، کائولین و زرکون هستند. آنها به صورت ظریف خرد می شوند، به طور یکنواخت مخلوط می شوند، نیمه خشک به توپ ها فشار داده می شوند و در 300 تا 1700 درجه سانتیگراد سینتر می شوند.مطالعات نشان می دهد که افزایش محتوای زرکون منجر به افزایش دمای سینتر شدن می شود، کاهش انقباض کل و افزایش منافذ بسته. این واکنش ها باعث می شود که زرکونیا کوراندوم مولیت سینتر شده دارای تراکم و قدرت بالاتر باشد.همچنین مقاومت بهتر در برابر شوک حرارتی و ثبات.

6مواد اولیه محصولات مبتنی بر کروم

یکی از مواد اولیه برای تولید مواد آتش شکن مبتنی بر کروم مانند آجر کروم، آجر کروم-ماگنیزیا و آجر کروم-ماگنیزیا سنگ خمیر کروم یا کرومیت است.کرومیت ترکیبی از مواد معدنی مختلف است، و ترکیب آن به طور قابل توجهی نوسان می کند، که منجر به تغییرات در هر دو خواص شیمیایی و فیزیکی می شود.با این مواد معدنی که اغلب سیلیکات های منیزیم هستندعلاوه بر Cr2O3 ، سنگ آهن کروم همچنین حاوی Al2O3 ، Fe2O3 ، MgO و غیره است.به دلیل وجود منیزیم و آهن، اغلب به صورت (Mg، Fe) Cr2O3 بیان می شود.

مواد ذکر شده معمولاً مواد اولیه آتش شکن مورد استفاده قرار می گیرند. با پیشرفت مداوم فناوری آتش شکن، تنوع مواد اولیه گسترده تر شده است. در سال های اخیر،تمرکز بر توسعه مواد مصنوعی مصنوعی با عملکرد بهتر و مواد اولیه بازیافت شده با منابع سازگار با محیط زیست (مانند آهن نیترید سیلیکون و سیلون)، به دلیل نگرانی های زیست محیطی و کاهش منابع طبیعی.