Огнеупорное сырье относится к основным материалам, необходимым для производства изделий из огнеупорных материалов.Они составляют основу производства огнеупорных материалов.Большинство огнеупорного сырья представляют собой природные минералы, такие как огнеупорная глина, высокоглиноземистый боксит, кремнезем, хромит, магнезит, каолин, магнезиальный оливин, циркон, андалузит, карбид кремния, корунд и т. д. Благодаря постоянному улучшению комплексных характеристик В производстве огнеупорных материалов все шире используются требования огнеупорных материалов, промышленного сырья и искусственно синтезированных материалов, таких как технический глинозем, синтетический муллит, искусственные огнеупорные волокна и искусственные огнеупорные полые сферы.Качество и экономичность огнеупорных изделий во многом зависят от правильного выбора и рационального использования сырья.
Огнеупорное сырье можно разделить по химическим свойствам на кислое огнеупорное сырье, щелочное огнеупорное сырье и нейтральное огнеупорное сырье.По источнику происхождения их также можно разделить на природное минеральное сырье и искусственно синтезированное сырье.Обычно при производстве огнеупорных материалов сырье подразделяют на первичные и вспомогательные материалы.
Сырье, используемое для производства огнеупорных изделий, будь то природный минерал или искусственно синтезированный, должно с минералогической точки зрения обладать достаточно высокой огнеупорностью, чтобы соответствовать требуемым характеристикам продукта.С точки зрения процесса они должны соответствовать основным требованиям производственного процесса.Учитывая характеристики продуктов, полученных на их основе, они должны соответствовать требованиям использования продуктов, особенно требованиям к высокотемпературным характеристикам.
Огнеупорное сырье обычно классифицируют как алюминиево-кремниевое огнеупорное сырье (например, кремнезем, глина, высокоглинозем и т. д.), щелочное огнеупорное сырье, теплоизоляционное огнеупорное сырье и другое огнеупорное сырье.
1. Кремнеземное сырьеБлагодаря объемному эффекту вариантов кварца, силикатный кирпич также производится непосредственно из кремнистых пород.Кремнистые породы включают различные типы, такие как жильный кварц, кварцит, кремень и песчаник.Основным компонентом кремнистых пород является SiO2, остальные компоненты считаются примесями.Кремнеземное сырье, используемое в огнеупорных материалах, в широком смысле подразделяется на кристаллические гранулы и связанные кварцевые породы.
2. Глинистое сырьеОгнеупорная глина является основным сырьем для производства алюмосиликатных огнеупорных материалов, и требования к ее огнеупорности превосходят различные твердые, мягкие (полумягкие) глины и глинистые сланцы с термостойкостью более 1580 ° C, которые вместе называются огнеупорными глинами. .
Природные огнеупорные глины обычно состоят в основном из глинистых минералов, основным компонентом которых является каолинит (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O), представляющий собой гидратированные силикаты.Ему сопутствуют свободный кварц, лимонит, гетит и органическое вещество, образующее смесь.Этот неоднородный минерал преимущественно состоит из дисперсных частиц диаметром менее 1,2 мкм.
В зависимости от различных процессов формирования глины ее можно разделить на первичную и вторичную глину.Первичная глина — это глина, образовавшаяся в результате выветривания материнских пород (например, полевого шпата), которая остается на месте после процесса выветривания.Вторичная глина, также известная как осадочная глина, представляет собой глину, которая была перенесена в другие места и переотложена в естественных динамических условиях.Он имеет мелкий размер частиц, высокую дисперсность и высокую пластичность.
Огнеупорные глины, обычно используемые в промышленности огнеупорных материалов, можно разделить на следующие два типа:
(1).Твердая глина:Твердая глина характеризуется плотной структурой, высокой твердостью, чрезвычайно мелкими частицами, плохой диспергируемостью в воде и очень низкой пластичностью.Этот тип глины часто бывает светло-серого, серо-белого или серого цвета.Он имеет поверхность излома, напоминающую ракушку, иногда гладкую и скользкую на ощупь, склонен к выветриванию и разрушению на фрагменты.
(2).Мягкая (полумягкая) глина:Мягкая (полумягкая) глина обычно существует в виде блоков, с рыхлой и мягкой структурой и относительно хорошей пластичностью.Цвет этого вида глины существенно варьируется из-за различий в типах и концентрации примесей.Он может варьироваться от серого и темно-серого до черного, а в некоторых случаях может иметь фиолетовый, светло-красный или белый цвета.
3. Высокоглиноземистые материалы.
(1) Боксит:Бокситы являются основным сырьем для производства бурого плавленого глинозема.Основным материалом для полурыхлого корунда служит высокоглиноземистый клинкер с содержанием Al2O3 от 88 до 90%.Для производства белого плавленого глинозема, плотного корунда и др. в качестве сырья используют оксид алюминия.Боксит также известен как высокоглиноземистый сланец или глиноземистый сланец, основными минералами которого являются диаспор (Al2O3 • H2O) и бемит (Al2O3 • 3H2O).
Китай обладает чрезвычайно обильными запасами бокситов, а производственные площади простираются от Шаньси, Хэбэя и Шаньдуна к северу от Желтой реки, через Хэнань и Гуанси в центральном регионе до Гуйчжоу и Юньнани на юго-западе.Основные производственные площадки высокоглиноземистого клинкера в Китае в настоящее время находятся в Шаньси, Хэнани и Гуйчжоу.В провинции Хунань также разрабатываются несколько небольших шахт.Основными минералами высокоглиноземистых бокситов Китая являются диаспор, бемит, каолинит и пирофиллит.По минеральному составу их разделяют на три типа: диаспоро-каолинитовый тип (ДК), бемит-каолинитовый тип (БК) и диаспоро-пирофиллитовый тип (ДП).Среди них наибольшее распространение получил высокоглиноземистый боксит типа ДК.Высокоглиноземистый клинкер типа ДК классифицируется по содержанию Al2O3 на марки S, I, IIA, IIB, III и т. д.
(2) Спеченный корунд и плавленый корунд
В искусственном производстве корунда в качестве основного сырья используется технический глинозем или высокоглиноземистый боксит, который плавится в электродуговой печи.Кроме того, методом спекания можно получить корундовый пластинчатый оксид алюминия.В этом методе основным сырьем является порошок промышленного глинозема, а процесс включает прокаливание, тонкое измельчение, гранулирование и спекание.Этот метод производства сопряжен с техническими проблемами, но получаемая продукция демонстрирует высокую прочность, высокую эрозионную стойкость и хорошую термостойкость.
Термин «полусыпучий корунд» по существу относится к плотному плавленному корунду на основе высокоглиноземистого боксита с содержанием Al2O3 более 98% и кажущейся пористостью менее 4%.Его получают путем электроплавки высокоглиноземистого боксита в восстановительной атмосфере и контролируемых условиях.Кристаллы корунда зернистые, обычно размером от 1 до 15 мм, с основными примесями гематита, титаната алюминия и их твердых растворов.
(3) Муллит
Муллит — огнеупорный материал, состоящий в основном из кристаллической фазы 3Al2O3•2SiO2.Муллит можно разделить на две категории: природный муллит и синтетический муллит.Природный муллит встречается редко и обычно производится синтетически.Муллит обладает стабильными химическими свойствами и нерастворим в плавиковой кислоте.Он обладает превосходными высокотемпературными механическими и термическими свойствами.
Синтетический муллит и изделия из него характеризуются высокой плотностью, высокой чистотой, структурной прочностью при высоких температурах, низкой скоростью ползучести при высоких температурах, малым коэффициентом термического расширения, высокой стойкостью к химической эрозии и стойкостью к тепловому удару.
(4) Минералы группы силиманита
Минералы группы силиманита включают кианит, андалузит и силлиманит, обычно называемые «тремя камнями».Эти минералы имеют одинаковый химический состав, но разные кристаллические структуры, что позволяет классифицировать их как полиморфные модификации.При нагревании до высоких температур все они превращаются в муллит, выделяя небольшое количество расплавленного SiO2, сопровождающегося объемным расширением.
Из-за различий в степени теплового расширения этих минералов их прямое использование различается.Поскольку андалузит практически не меняет объём при нагревании, его используют непосредственно в сыром виде либо для изготовления кирпича, либо в качестве добавки.С другой стороны, силлиманит и кианит часто добавляют в смесь в виде вспенивателей, особенно при производстве неформованных огнеупорных материалов.При использовании для изготовления кирпича их необходимо обжигать в клинкер, особенно в случае кианита, который необходимо спекать в форму клинкера.
4. Щелочные огнеупорные материалы.4.1 Магнезиальные материалы
(1) Магнезитовая руда
В Китае магнезитовую руду в основном подразделяют на два типа: кристаллическую магнезитовую руду и аморфную магнезитовую руду.Основные районы распространения магнезитовой руды находятся в провинциях Ляонин и Шаньдун.Основной примесью в магнезитовой руде является тальк, а некоторые магнезитовые руды также содержат более высокие уровни CaO, при этом доломит является вторичным минералом.В Китае магнезитовую руду подразделяют на пять уровней (S, I, II, III, IV) в зависимости от ее химического состава.Для обжига магнезиального песка с получением магнезиального кирпича применяют только марки S и I.
Используя метод двухстадийной флотации и метод двухстадийного обжига для приготовления магнезиального песка высокой чистоты, полученный в результате этого процесса магнезиальный песок высокой чистоты можно использовать в качестве сырья для разработки различных высокоэффективных огнеупорных изделий.
(2) Другие магнийсодержащие минералы
В магнезиальных огнеупорах, изделиях из форстерита основными минеральными компонентами являются форстерит (2MgO·SiO2) и периклаз (MgO).Эти изделия характеризуются сильной устойчивостью к окислению расплавленного железа, а их термостойкость превосходит обычные магнезиальные кирпичи.Основным сырьем для производства этой продукции являются дунит и серпентинит.
4.2 Доломитовые материалы
Доломит — огнеупорный материал, состоящий в основном из сложной соли карбоната магния (MgCO3) и карбоната кальция (CaCO3).Его химическая формула: CaMg(CO3)2 или MgCO3 • CaCO3, теоретический состав CaO 30,41%, MgO 21,87%, CO2 47,72%.Соотношение CaO/MgO составляет 1,39, а твердость — от 3,5 до 4.
Китай обладает обильными и широко распространенными ресурсами доломита, известного своей относительной чистотой.Регион вокруг Дашицяо в провинции Ляонин имеет особенно богатые запасы.Такие провинции, как Шаньдун, Хубэй, Шэньси, Гуанси, Ганьсу, Цзянси, Аньхой, Сычуань, Юньнань и Хунань, могут похвастаться богатыми месторождениями.Месторождения доломита часто связаны с известняком и магнезитом.
5. Сырье для продуктов на основе циркония.
(1) Циркон
Циркон (ZrO2·SiO2 или ZrSiO4) является основным сырьем для производства изделий на основе циркония и изделий из диоксида циркония.Основной площадкой по производству циркона в Китае является провинция Хайнань.Он также встречается в провинции Гуандун, Гуанси-Чжуанском автономном районе, провинции Шаньдун, провинции Фуцзянь и провинции Тайвань.
Теоретический состав циркона: ZrO2 67,01%, SiO2 32,99%.Он часто содержит микроэлементы, такие как Ti, Fe и другие оксиды редкоземельных элементов, придающие различную степень радиоактивности.Поэтому при использовании этого сырья для изготовления продукции следует принимать необходимые меры защиты.
Циркон имеет относительно низкую теплопроводность: 3,72 Вт/(м·К) в диапазоне от 20 до 1000 ℃.Его коэффициент расширения также сравнительно низкий, достигая 4,6 × 10-6/℃ при 1000 ℃.Коэффициенты расширения в двух направлениях, перпендикулярном и параллельном главной оси (оси С), в монокристаллах существенно различаются.Циркон демонстрирует высокую химическую инертность, сопротивляясь реакциям с кислотами.В меньшей степени реагирует с расплавами стекла и широко используется в огнеупорных материалах металлургической и стекольной промышленности.
(2) Моноклинный цирконий
Природный моноклинный диоксид циркония (ZrO2) часто выглядит как блоки неправильной формы черного, коричневого, желтого или бесцветного цвета.Природные месторождения моноклинного циркония в Китае редки.Промышленный ZrO2, химическое сырье, получают химическими методами из циркона (ZrO2·SiO2) и представляют собой белый или слегка желтоватый порошок.
Чистый ZrO2 при атмосферном давлении имеет три кристаллические фазы: моноклинную, тетрагональную и кубическую, в порядке возрастания температуры.
Стабильный ZrO2 можно разделить на частично стабилизированный ZrO2 и полностью стабилизированный ZrO2, причем последний имеет больший коэффициент теплового расширения и меньшую устойчивость к термическому удару, чем первый.Поэтому частично стабилизированный ZrO2 часто используется в качестве упрочнителя керамики и огнеупорных материалов.
(3) Десиликатный цирконий
При производстве плавленых циркониекорундовых огнеупорных материалов за рубежом помимо использования цирконийсиликатного концентрата в основном добавляют определенное количество сырья «десиликатный цирконий».Цель двоякая: скорректировать и стабилизировать формулу, а также улучшить и оптимизировать характеристики продукта.
(4) Цирконий Корунд Муллит
Исходными материалами для этого продукта являются технический глинозем, каолин и циркон.Их тонко измельчают, равномерно перемешивают, в полусухом виде прессуют в шарики и спекают при температуре от 300 до 1700°С.Исследования показывают, что увеличение содержания циркона приводит к более высокой температуре спекания, уменьшению общей усадки и увеличению закрытых пор.Эти реакции способствуют получению спеченного циркониево-корундового муллита, имеющего более высокую плотность и прочность, а также лучшую устойчивость к термическому удару.
6. Сырье на основе хрома.
Одним из основных сырьевых материалов для производства огнеупорных материалов на основе хрома, таких как хромовый кирпич, хромомагниевый кирпич и магнезиальнохромовый кирпич, является хромовая руда или хромит.Хромит представляет собой смесь различных минералов, и его состав значительно колеблется, что приводит к изменениям как химических, так и физических свойств.Обычно он состоит из хромовых зерен минералов, причем эти минералы часто представляют собой силикаты магния, такие как серпентин, форстерит и оливин.Помимо Cr2O3, хромистая железная руда содержит также Al2O3, Fe2O3, MgO и т. д. Общее представление хромита из-за присутствия магния и железа часто выражается как (Mg, Fe)Cr2O3.
Указанные материалы являются широко используемым огнеупорным сырьем.С постоянным развитием огнеупорных технологий разнообразие сырья стало более обширным.В последние годы основное внимание уделялось разработке более эффективных искусственных синтетических материалов и более экологически чистых переработанных ресурсов (таких как нитрид кремния, железа и силон), что обусловлено экологическими проблемами и истощением природных ресурсов.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
