Tűzálló nyersanyagok osztályozása

A magas hőmérsékletű technológia fejlődésével. A tűzálló anyagokkal szemben támasztott követelmények folyamatosan növekszenek, és a felhasználási követelmények teljesítéséhez új tűzálló anyagok kifejlesztésére van szükség. A természetes nyersanyagok feltárása mellett a szintetikus tűzálló nyersanyagokat is sikeresen fejlesztették ki, mint például a karbidok, nitridek és boridok. Emellett szervetlen szálak és üreges golyók alapanyagait is kifejlesztették (lásd szigetelő tűzálló anyagok); A segédalapanyagokban sokféle szerves és szervetlen kötőanyag található. A tűzálló nyersanyagok osztályozása nem teljesen egységes a világon. Kémiai tulajdonságai szerint savas tűzálló nyersanyagokra, bázikus tűzálló nyersanyagokra és semleges tűzálló nyersanyagokra osztják. A tűzálló nyersanyagokat azonban általában Al2O3-SiO2 sorozatú tűzálló nyersanyagokra, alapvető tűzálló nyersanyagokra, hőszigetelő tűzálló nyersanyagokra, tűzálló kötőanyagra és egyéb tűzálló nyersanyagokra osztják.
Az Al2O3-SiO2 tűzálló nyersanyagok közé tartozik a szilícium-dioxid, a félkovás agyag (beleértve a pirofillitet is), a tűzálló agyag (beleértve a kaolinitot is) és klinker, a bauxit (beleértve a szilimanitcsoport ásványait, bauxitot, mullitot) és klinkerét, korundot és ipari timföld stb.
Félsavas nyersanyag (főleg tűzálló agyag)
A korábbi osztályozásban az agyagot a savas alapanyagok közé sorolták, ami nem volt megfelelő. A tűzálló nyersanyagok savas bázisa a szabad szilícium-dioxidon (SiO2) alapul, mivel a tűzálló agyag és a kovasavtartalmú nyersanyagok kémiai összetétele szerint a tűzálló agyagban a szabad szilícium-dioxid jóval kevesebb, mint a szilíciumtartalmú alapanyagoké. Mivel az általánosan tűzálló agyagban 30–45 százalék alumínium-oxid van, és az alumínium-oxid ritkán van szabad állapotban, kötődik a szilícium-dioxiddal egyesülve kaolinitté (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O). Még ha kevés a szilícium-dioxid felesleg, a hatása nagyon kicsi. Ezért a tűzálló agyag savas tulajdonsága sokkal gyengébb, mint a kovás alapanyagé. [2]
Vannak, akik úgy vélik, hogy a tűzálló agyag magas hőmérsékleten szabad kovasavvá és szabad alumínium-oxidra bomlik, de nem marad ugyanaz. Amikor tovább melegítjük, a szabad kovasav és a szabad alumínium-oxid egyesül Yinglaite (3Al2O3 · 2SiO2) képződéséhez. A Yinglai kő jó savállósággal rendelkezik a lúgos salakkal szemben. Ugyanakkor a tűzálló agyag timföldtartalmának növekedése miatt savas anyagai fokozatosan gyengülnek. Amikor az alumínium-oxid eléri az 50 százalékot, lúgos vagy semleges tulajdonságokkal rendelkezik. Különösen az ultra-nagy nyomáson készült agyagtégla nagy sűrűségű, finom tömörségű, alacsony porozitású, és erősebben ellenáll a lúgos salaknak magas hőmérsékleten, mint a szilícium-dioxid. A Yinglai kő maró hatását tekintve is nagyon lassú, ezért célszerűnek tartjuk a tűzálló agyagot a félsavas alapanyagok közé sorolni. A tűzálló agyag a tűzálló ipar legalapvetőbb és legszélesebb körben használt nyersanyaga. [2]
Semleges alapanyagok
A semleges alapanyagok főként a kromit, a grafit és a szilícium-karbid (kézi gyártású), amelyek semmilyen hőmérsékleten nem lépnek reakcióba savas vagy lúgos salakkal. Jelenleg két ilyen nyersanyag van a természetben, mégpedig a kromit és a grafit. A természetes grafiton kívül létezik mesterséges grafit is. Ezek a semleges nyersanyagok jelentős salakállósággal rendelkeznek, és a legalkalmasabbak a lúgos tűzálló és a savas tűzálló anyag közbenső rétegeként. [2]
Alapvető tűzálló alapanyagok
Főleg magnezit (magnezit), dolomit, mész, olivin, szerpentin, magas timföldtartalmú (esetenként semleges) alapanyagok. Ezek a nyersanyagok erősen ellenállnak a lúgos salaknak, és többnyire lúgos kemencék építésére használják őket, de különösen könnyen reagálnak a savas salakkal, sókká alakítva.
Speciális tűzálló anyagok: főleg cirkónium-oxid, titán-oxid, berillium-oxid, cérium-oxid, tórium-oxid, ittrium-oxid stb. A korlátozott nyersanyagforrás miatt azonban a tűzálló iparban nem alkalmazhatók széles körben, és csak speciális körülmények között alkalmazhatók. Ezért általában speciális tűzálló nyersanyagoknak nevezik őket. [2]
Szilíciumtartalmú alapanyag
Például kvarc, tridimit, krisztobalit, kalcedon, kovakő, opál, kvarcit, fehér szilícium-dioxid, kovaföld, ezek a kovasavas alapanyagok legalább 90 százalékban tartalmaznak szilícium-oxidot (SiO2), a tiszta alapanyagok pedig több mint 99 százalékban tartalmaznak szilícium-oxidot. A szilíciumtartalmú nyersanyagok magas hőmérsékletű kémiai dinamikában savasak. Ha fém-oxidok léteznek vagy érintkeznek velük, kémiai reakcióba lépnek, és egyesülve olvadó szilikátokat képeznek. Ezért, ha kis mennyiségű fém-oxidot tartalmaz a szilíciumtartalmú nyersanyag, akkor annak hőállósága súlyosan csökken. [2]
Az Al2O3-SiO2 tűzálló nyersanyagok közé tartozik a szilícium-dioxid, a félkovás agyag (beleértve a pirofillitet is), a tűzálló agyag (beleértve a kaolinitot is) és klinker, a bauxit (beleértve a szilimanitcsoport ásványait, bauxitot, mullitot) és klinkerét, korundot és ipari timföld stb.
Alapvető tűzálló alapanyagok: égetett vagy olvasztott anyagok, mint például mészkő, dolomit, magnezit, brucit, forszterit, magnézium-alumínium-oxid spinell, magnézia-króm spinell homok stb.
Egyéb tűzálló anyagok: cirkon (beleértve a cirkónium-oxidot is), kromit, karbid, grafit, nitrid és borid.
Szigetelő és tűzálló alapanyagok: perlit, vermikulit, kovaföld, ásványgyapot, lebegő gyöngyök, tűzálló szálak és üreges golyók.