Sáu nguyên liệu thô được sử dụng phổ biến nhất cho vật liệu chịu lửa là gì?

Nguyên liệu chịu lửa dùng để chỉ các nguyên liệu cần thiết để sản xuất các sản phẩm chịu lửa. Nó là cơ sở để sản xuất vật liệu chịu lửa. Hầu hết các nguyên liệu thô chịu lửa là khoáng chất tự nhiên (như đất sét chịu lửa, bauxite cao, silica, quặng crom, magnesit, dolomite, magiê olivin, zirconit, kyanite, sillimanite, andalusite, v.v.). Với sự cải tiến liên tục các yêu cầu về hiệu suất toàn diện của vật liệu chịu lửa, Trong sản xuất vật liệu chịu lửa, nguyên liệu thô công nghiệp và nguyên liệu tổng hợp cũng ngày càng được sử dụng nhiều hơn (như alumina công nghiệp, mullite tổng hợp, sợi chịu lửa nhân tạo, bóng rỗng chịu lửa nhân tạo, v.v. .). Chất lượng và giá thành của sản phẩm chịu lửa phụ thuộc phần lớn vào việc lựa chọn đúng và sử dụng hợp lý nguyên liệu thô.
Nguyên liệu chịu lửa theo tính chất hóa học có thể được chia thành nguyên liệu chịu lửa axit, nguyên liệu chịu lửa kiềm và nguyên liệu chịu lửa trung tính; Theo nguồn gốc có thể chia thành nguyên liệu khoáng thiên nhiên và nguyên liệu tổng hợp; Trong trường hợp bình thường, nguyên liệu thô để sản xuất vật liệu chịu lửa được chia thành nguyên liệu chính và nguyên liệu phụ.
Nguyên liệu thô để sản xuất sản phẩm chịu lửa, dù là nguyên liệu khoáng thiên nhiên hay nguyên liệu thô tổng hợp, phải có độ chịu lửa đủ cao xét theo quan điểm khoáng vật học để sản xuất sản phẩm; Về mặt công nghệ, nó phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về công nghệ; Từ quan điểm về hiệu suất của sản phẩm được tạo ra, nó phải có khả năng đáp ứng hiệu suất của sản phẩm, đặc biệt là các yêu cầu về hiệu suất ở nhiệt độ cao.
Nguyên liệu thô chịu lửa thường được chia thành nguyên liệu thô chịu lửa nhôm-silic (silic, đất sét, nhôm cao, v.v.), nguyên liệu thô chịu lửa kiềm, nguyên liệu thô chịu lửa cách nhiệt và các nguyên liệu thô chịu lửa khác.
Đầu tiên, nguyên liệu silic
Do hiệu ứng thể tích của các biến thể thạch anh, gạch silic cũng được làm trực tiếp từ silic, đây là thuật ngữ chung cho thạch anh gangue, thạch anh, đá lửa và sa thạch. Thành phần chính của silica là SiO2, còn lại là tạp chất. Nguyên liệu silic thô được sử dụng trong vật liệu chịu lửa là đá vụn kết tinh và silic xi măng.

Thứ hai, nguyên liệu đất sét
Fireclay là nguyên liệu chính để sản xuất vật liệu chịu lửa nhôm silicat và yêu cầu về độ chịu lửa của nó cao hơn 1580 độ C đối với tất cả các loại đất sét cứng, đất sét mềm (bán mềm) và đá phiến sét, được gọi chung là đất sét nung.
Đất sét nung tự nhiên thường là quặng đất sét chủ yếu là kaolinit (Al2O3 2SiO2 2H2O) là thành phần chính, tức là silicat chứa nước làm thành phần chính và trộn với thạch anh tự do, pyrit, rutile và các hợp chất hữu cơ tạo thành hỗn hợp. Hầu hết các khoáng chất không đồng nhất này là dạng phân tán bao gồm các hạt có đường kính nhỏ hơn 1,2μm.
Theo sự hình thành khác nhau của đất sét, có thể chia thành: đất sét sơ cấp và đất sét thứ cấp. Đất sét sơ cấp đề cập đến sự hình thành đất sét sau quá trình phong hóa của đá mẹ (chẳng hạn như fenspat), vẫn còn nguyên. Đất sét thứ cấp hay còn gọi là đất sét trôi là loại đất sét được vận chuyển đi nơi khác sau đó được lắng đọng bởi lớp đất sét ban đầu trong điều kiện động lực tự nhiên, có kích thước hạt mịn, độ phân tán lớn và độ dẻo cao.
Đất sét chịu lửa được sử dụng trong ngành vật liệu chịu lửa chủ yếu có hai loại sau.
① Đất sét cứng có đặc điểm là mô dày đặc, độ cứng lớn, hạt cực mịn, nước khó phân tán và độ dẻo rất thấp. Các loại đất sét như vậy thường có màu xám nhạt, trắng nhạt hoặc xám. Vết nứt giống như vỏ sò, một số bề mặt có cảm giác nhẵn, dễ vỡ thành từng mảnh.
② Đất sét mềm (bán mềm) thường có dạng khối, mô mềm và độ dẻo tốt. Màu sắc của loại đất sét này thay đổi rất nhiều do các loại và hàm lượng tạp chất khác nhau. Từ xám đến xám đậm rồi đen; Một số có màu tím, đỏ nhạt hoặc trắng.
Thứ ba, nguyên liệu nhôm cao
(1) Bauxit
Bauxite là nguyên liệu chính để sản xuất corundum màu nâu và clinker nhôm cao có hàm lượng Al2O3 88%90% là nguyên liệu chính của corundum subwhite. Sản xuất corundum trắng, corundum đậm đặc và alumina khác làm nguyên liệu thô. Bauxite còn được gọi là bauxite cao hay bauxite, khoáng chất chính là diaspore (Al2O3 H2O) và trihydrat (Al2O33H2O).

Trung Quốc có trữ lượng bauxite rất lớn: nó được sản xuất từ ​​Sơn Tây, Hà Bắc và Sơn Đông ở phía bắc sông Hoàng Hà, qua Hà Nam và Quảng Tây ở miền trung Trung Quốc, đến Quý Châu và Vân Nam ở phía tây nam. Hiện nay, các khu vực sản xuất clinker bôxit hàm lượng cao chính là Sơn Tây, Hà Nam và Quý Châu. Ngoài ra còn có một số mỏ nhỏ hơn đang được phát triển ở Hồ Nam. Các khoáng chất chính của bauxite ở Trung Quốc là hydrobauxite, boehmite, kaolinite và pyrophyllite, có thể chia thành ba loại theo thành phần khoáng sản: loại hydrobauxite-kaolinite (DK); loại Boehmstone-kaolinit (BK); Loại hydrobauxite-pyrophyllite (DP). Hiện nay, bauxite loại DK được sử dụng rộng rãi nhất, clinker bauxite loại DK được chia thành S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ, v.v. theo hàm lượng Al2O3 của nó.
(2) corundum thiêu kết và corundum nung chảy
Sản xuất corundum nhân tạo là sử dụng alumina công nghiệp hoặc bauxite cao làm nguyên liệu chính, nấu chảy trong lò hồ quang để sản xuất. Ngoài ra, tấm alumina corundum có thể thu được bằng phương pháp thiêu kết. Phương pháp này vẫn dựa trên bột oxit nhôm công nghiệp làm nguyên liệu chính, thông qua quá trình nung, nghiền mịn, tạo bóng và nung. Phương pháp này khó công nghệ sản xuất nhưng sản phẩm có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn mạnh và ổn định sốc nhiệt tốt. Cái gọi là "corundum phụ trắng" thực chất là một loại corundum nung chảy điện dày đặc dựa trên bauxite cao, hàm lượng Al2O3 lớn hơn 98%, độ xốp biểu kiến ​​nhỏ hơn 4%; Nó được làm bằng bauxite cao bằng cách điện nóng chảy trong điều kiện giảm khí quyển và kiểm soát. Tinh thể Corundum có dạng hạt, thường có kích thước 115mm; Các tạp chất chính là rutile, nhôm titanate và dung dịch rắn của nó.

(3) Mullit
Mullite là vật liệu chịu lửa có pha tinh thể 3Al2O32SiO2 là thành phần chính. Mullite được chia thành mullite tự nhiên và mullite tổng hợp. Mullite tự nhiên rất hiếm và thường là chất tổng hợp. Mullite ổn định về mặt hóa học và không hòa tan trong axit hydrofluoric. Nó có đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao và nhiệt độ cao tốt, vì vậy mullite tổng hợp và các sản phẩm của nó có ưu điểm là mật độ và độ tinh khiết cao, độ bền kết cấu ở nhiệt độ cao, tốc độ rão ở nhiệt độ cao thấp, tốc độ giãn nở nhiệt thấp, khả năng chống xói mòn hóa học mạnh, chịu nhiệt khả năng chống sốc và như vậy.
(4) khoáng vật nhóm sillimanite
Khoáng vật nhóm sillimanite bao gồm cyanite, andalusite, sillimanite, thường được gọi là "ba viên đá". Thành phần hóa học của ba viên đá là như nhau, nhưng cấu trúc tinh thể khác nhau và nó là một tinh thể đồng nhất. Đun nóng đến nhiệt độ cao, được chuyển thành mullite, tạo ra một lượng nhỏ SiO2 nóng chảy, đồng thời kèm theo sự giãn nở thể tích.

Do kích thước mở rộng của ba hệ thống sưởi bằng đá khác nhau nên việc sử dụng trực tiếp của nó là không giống nhau. Do sự thay đổi thể tích nhỏ của andalusite, cho dù nó được sử dụng để làm gạch hay làm chất phụ gia, nó đều được sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu thô. Sillimanite và kyanite thường được thêm vào thành phần dưới dạng chất giãn nở, đặc biệt đối với vật liệu chịu lửa vô định hình. Và dùng để làm gạch phải nung clinker, đặc biệt kyanite phải là nguyên liệu nung trưởng thành.
Thứ tư, nguyên liệu chịu lửa kiềm
4.1 Nguyên liệu magiê
(1) magnesit
Có hai loại magnesit chính ở Trung Quốc: magnesit tinh thể và magnesit vô định hình. Magnesit của Trung Quốc chủ yếu phân bố ở các tỉnh Liêu Ninh và Sơn Đông, tạp chất chính của magnesit là bột talc, ngoài ra còn có một số magnesit chứa CaO cao, tiếp theo là khoáng chất dolomit, magnesit của Trung Quốc theo thành phần hóa học có thể được phân loại là S, I, II , III, IV năm loại, chỉ có loại S và I dùng để nung gạch magnesit.
Magiê có độ tinh khiết cao được điều chế bằng hai bước tuyển nổi và nung hai bước. Magie có độ tinh khiết cao được điều chế bằng phương pháp này có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để phát triển nhiều loại sản phẩm chịu lửa hiệu suất cao.
(2) Các khoáng chất khác có chứa magie
Thành phần khoáng chất chính của các sản phẩm magie olivin trong vật liệu chịu lửa magie là magie olivin (2MgO·SiO2) và magnesit khối (MgO). Sản phẩm này được đặc trưng bởi khả năng chống oxit sắt nóng chảy mạnh mẽ và ổn định sốc nhiệt tốt hơn gạch magiê thông thường. Nguyên liệu chính để sản xuất sản phẩm này là Peridotite và Serpentine.
4.2 Nguyên liệu Dolomit
Dolomite là nguyên liệu thô chịu lửa chủ yếu bao gồm muối kép magiê cacbonat (MgCO3) và canxi cacbonat (CaCO3). Công thức hóa học của nó là CaMg(CO3)2 hoặc MgCO3 CaCO3, và thành phần lý thuyết của nó là CaO3 0,41%, MgO2 1,87% và CO2 47,72%. CaO/MgO=1,39, độ cứng là 3,54.
Dolomite ở Trung Quốc rất giàu nguyên liệu thô, phân bố rộng rãi và tương đối tinh khiết. Có trữ lượng dồi dào ở khu vực Dashiqiao của tỉnh Liêu Ninh. Sơn Đông, Hồ Bắc, Thiểm Tây, Quảng Tây, Cam Túc, Giang Tây, An Huy, Tứ Xuyên, Vân Nam, Hồ Nam và các tỉnh khác rất giàu tài nguyên khoáng sản. Thân quặng thường gắn liền với đá vôi và magnesit.
5. Nguyên liệu sản xuất sản phẩm zirconi
(1) Đá zircon
Zircon (ZrO2·SiO2 hoặc ZrSiO4) là nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm zircon và sản phẩm zircon, nguồn gốc của Zircon ở Trung Quốc là tỉnh Hải Nam. Nó được tìm thấy ở tỉnh Quảng Đông, khu tự trị dân tộc Choang Quảng Tây, tỉnh Sơn Đông, tỉnh Phúc Kiến và tỉnh Đài Loan.
Thành phần lý thuyết của zircon là ZrO2 67,01% và SiO2 32,99%. Nó thường chứa TiCfe và các oxit đất hiếm khác, do sự có mặt của các nguyên tố này nên nó làm cho nó có tính phóng xạ ở các mức độ khác nhau. Vì vậy, khi sử dụng loại nguyên liệu này để sản xuất sản phẩm cần có biện pháp bảo vệ cần thiết.

Zircon có độ dẫn nhiệt thấp 3,72W/(mK) ở 201000 độ. Hệ số giãn nở của zircon cũng thấp so với các tinh thể khác, 4,6X10-6 độ ở 1000 độ và hệ số giãn nở của tinh thể đơn của nó theo hai hướng của trục chính thẳng đứng và song song (trục C) có một sự khác biệt lớn. Zircon có độ trơ hóa học cao và khó phản ứng với axit. Phản ứng với thủy tinh tan chảy ở mức độ thấp hơn, nó thường được sử dụng trong vật liệu chịu lửa luyện kim và công nghiệp thủy tinh.
(2) plagiozircon
Zircon tự nhiên (ZrO2) thường vón cục không đều, có màu đen, nâu, vàng hoặc không màu. Có rất ít thân quặng zircon nghiêng tự nhiên ở Trung Quốc. ZrO2 dùng trong công nghiệp là nguyên liệu hóa học thô, ở dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng thu được bằng phương pháp hóa học từ zircon (ZrO2·SiO2).
ZrO2 tinh khiết có ba dạng tinh thể ở áp suất khí quyển: pha đơn nghiêng, pha tứ giác và pha lập phương từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao.
ZrO2 ổn định, theo mức độ ổn định của nó, có các điểm ZrO2 ổn định một phần và các điểm ZrO2 ổn định hoàn toàn, bởi vì hệ số giãn nở nhiệt ZrO2 ổn định hoàn toàn lớn hơn, độ ổn định sốc nhiệt của nó không tốt bằng ổn định một phần nên thường được sử dụng sau này. được sử dụng để làm gốm sứ và vật liệu chịu lửa.
(3) zirconi khử silic
Trong quá trình sản xuất vật liệu chịu lửa zirconium corundum (AZS) đúc hợp nhất ở nước ngoài, ngoài việc sử dụng chất cô đặc zircon, một lượng nguyên liệu thô "ziconium khử silic" nhất định được thêm vào, mục đích của nó là: đầu tiên, để điều chỉnh và ổn định công thức ; Thứ hai là cải thiện và tối ưu hóa hiệu suất sản phẩm.
(4) zirconi corundum mullit
Nguyên liệu thô ban đầu là alumina công nghiệp, cao lanh và zirconit, được nghiền mịn và trộn đều, bóng áp suất bán khô và nung ở 3001700 độ để tạo ra vật liệu này. Kết quả cho thấy hàm lượng zircon tăng dẫn đến nhiệt độ thiêu kết tăng, độ co ngót tổng giảm và độ xốp khép kín tăng. Những phản ứng này làm cho mullite zircon corundum thiêu kết có mật độ và độ bền cao hơn cũng như độ ổn định chống sốc nhiệt tốt hơn.

6. Nguyên liệu sản xuất sản phẩm crom
Một trong những nguyên liệu chính để sản xuất vật liệu chịu lửa crom (gạch crom, gạch crom magie, gạch crom magie) là quặng crom hoặc crom. Cromit là hỗn hợp của nhiều loại khoáng chất, do thành phần khoáng chất của nó dao động rất lớn nên sự thay đổi về thành phần hóa học và tính chất vật lý cũng lớn. Nó thường bao gồm các khoáng chất gangue với các hạt crom. Các khoáng chất gangue này thường là magie silicat, chẳng hạn như secpentin, magie olivin và olivin. Ngoài Cr2O3 trong cromit còn có Al2O3, Fe2O3 và MgO, cromit nói chung do có mặt magie và sắt nên thường biểu hiện dưới dạng (Mg, Fe) Cr2O3.
Trên đây là những nguyên liệu thô chịu lửa được sử dụng phổ biến, với sự đổi mới của công nghệ vật liệu chịu lửa, các loại nguyên liệu thô ngày càng đa dạng hơn, đặc biệt là trong những năm gần đây, do vấn đề môi trường và một loạt lý do như tài nguyên quặng thô, và tiếp tục phát triển tốt hơn hiệu suất của vật liệu tổng hợp nhân tạo và các nguyên liệu thô tái tạo tài nguyên thân thiện với môi trường hơn (như ferrosilicon nitride, Theron, v.v.).