Quali sono le sei materie prime più comunemente utilizzate per i refrattari?
Le materie prime refrattarie si riferiscono ai materiali necessari per la produzione di prodotti refrattari. È la base per la produzione di materiali refrattari. La maggior parte delle materie prime refrattarie sono minerali naturali (come argilla refrattaria, alta bauxite, silice, minerale di cromo, magnesite, dolomite, olivina di magnesio, zirconite, cianite, sillimanite, andalusite, ecc.). Con il continuo miglioramento dei requisiti prestazionali globali dei materiali refrattari, nella produzione di materiali refrattari vengono sempre più utilizzate anche materie prime industriali e materie prime sintetiche (come allumina industriale, mullite sintetica, fibre refrattarie artificiali, sfere cave refrattarie artificiali, ecc. .). La qualità e il costo dei prodotti refrattari dipendono in larga misura dalla corretta selezione e dall'uso razionale delle materie prime.
Le materie prime refrattarie in base alle proprietà chimiche possono essere suddivise in materie prime refrattarie acide, materie prime refrattarie alcaline e materie prime refrattarie neutre; Secondo la fonte possono essere suddivisi in materie prime minerali naturali e materie prime sintetiche; In circostanze normali, le materie prime per la produzione di materiali refrattari sono suddivise in materie prime principali e materie prime ausiliarie.
Le materie prime per la produzione di prodotti refrattari, siano esse materie prime minerali naturali o materie prime sintetiche, devono avere una refrattarietà sufficientemente elevata dal punto di vista mineralogico per la produzione dei prodotti; Dal punto di vista tecnologico, dovrebbe essere in grado di soddisfare i requisiti di base della tecnologia; Dal punto di vista delle prestazioni del prodotto realizzato con esso, dovrebbe essere in grado di soddisfare le prestazioni del prodotto, in particolare i requisiti di prestazione alle alte temperature.
Le materie prime refrattarie sono generalmente suddivise in materie prime refrattarie all'alluminio-silicio (silicese, argilla, alto contenuto di alluminio, ecc.), materie prime refrattarie alcaline, materie prime refrattarie per l'isolamento termico e altre materie prime refrattarie.
Innanzitutto, le materie prime silicee
A causa dell'effetto volume delle varianti di quarzo, i mattoni di silice sono realizzati anche direttamente in silice, che è un termine generale per indicare quarzo ganga, quarzite, selce e arenaria. Il componente principale della silice è SiO2 e gli altri sono impurità. Le materie prime silicee utilizzate nei refrattari sono macerie cristalline e silice cementata.
In secondo luogo, le materie prime argillose
L'argilla refrattaria è la principale materia prima per la produzione di materiali refrattari in silicato di alluminio e i suoi requisiti di refrattarietà sono superiori a 1580 gradi C di tutti i tipi di argilla dura, argilla morbida (semi-morbida) e scisto argilloso, che vengono collettivamente denominati argilla refrattaria.
L'argilla refrattaria naturale è solitamente un minerale argilloso principalmente caolinite (Al2O3 2SiO2 2H2O) come componente principale, ovvero silicato contenente acqua come corpo principale e mescolato con quarzo libero, pirite, rutilo e composti organici composti da una miscela. La maggior parte di questi minerali non omogenei sono dispersioni composte da particelle di diametro inferiore a 1,2μm.
In base alla diversa formazione dell'argilla, si possono dividere in: argilla primaria e argilla secondaria. L'argilla primaria si riferisce alla formazione di argilla dopo l'erosione della roccia madre (come il feldspato), che rimane ancora al suo posto. L'argilla secondaria, nota anche come argilla alla deriva, è l'argilla trasferita in altri luoghi e poi depositata dall'argilla originale in condizioni dinamiche naturali, con granulometria fine, grande dispersione ed elevata plasticità.
L'argilla refrattaria utilizzata nell'industria refrattaria ha principalmente le seguenti due categorie.
① L'argilla dura è caratterizzata da tessuto denso, grande durezza, particelle estremamente fini, l'acqua non è facile da disperdere e la plasticità è molto bassa. Tali argille hanno solitamente un aspetto grigio chiaro, bianco sporco o grigio. Frattura a conchiglia, alcune superfici hanno un senso di levigatezza, facile da spezzare.
② L'argilla morbida (semi-morbida) è spesso a blocchi, ha un tessuto morbido e una buona plasticità. Il colore di questa argilla varia notevolmente a causa dei diversi tipi e contenuti di impurità. Dal grigio al grigio scuro al nero; Alcuni sono viola, rosso pallido o bianchi.
In terzo luogo, materie prime ad alto contenuto di alluminio
(1) Bauxite
La bauxite è la principale materia prima per la produzione di corindone marrone e il clinker ad alto contenuto di alluminio con un contenuto di Al2O3 dell'88% 90% è la principale materia prima del corindone subbianco. Produzione di corindone bianco, corindone denso e altra allumina come materie prime. La bauxite è conosciuta anche come bauxite alta o bauxite, i minerali principali sono il diasporo (Al2O3 H2O) e il triidrato (Al2O33H2O).
La Cina ha vaste riserve di bauxite: viene prodotta da Shanxi, Hebei e Shandong a nord del Fiume Giallo, attraverso Henan e Guangxi nella Cina centrale, fino a Guizhou e Yunnan nel sud-ovest. Attualmente, le principali aree di produzione di clinker ad alto contenuto di bauxite sono Shanxi, Henan e Guizhou. Ci sono anche alcune miniere più piccole in fase di sviluppo nello Hunan. I principali minerali di bauxite in Cina sono idrobauxite, boehmite, caolinite e pirofillite, che possono essere suddivisi in tre tipi in base alla sua composizione minerale: tipo idrobauxite-caolinite (DK); Tipo Boehmstone-caolinite (BK); Tipo idrobauxite-pirofillite (DP). Allo stato attuale, la bauxite di tipo DK è la più utilizzata, il clinker di bauxite di tipo DK è diviso in S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ e così via in base al suo contenuto di Al2O3.
(2) corindone sinterizzato e corindone fuso
La produzione artificiale di corindone prevede l'uso di allumina industriale o alta bauxite come materia prima principale, che si scioglie nel forno ad arco per la produzione. Inoltre, l'allumina in piastre di corindone può essere ottenuta mediante il metodo di sinterizzazione. Questo metodo si basa ancora sulla polvere di ossido di alluminio industriale come materia prima principale, attraverso calcinazione, macinazione fine, formazione di sfere e cottura. Questo metodo è difficile da produrre tecnologia, ma il prodotto ha un'elevata resistenza, una forte resistenza alla corrosione e una buona stabilità allo shock termico. Il cosiddetto "corindone sub-bianco" è in realtà un corindone denso elettrico fuso a base di alta bauxite, il contenuto di Al2O3 è superiore al 98%, la porosità apparente è inferiore al 4%; È costituito da un alto contenuto di bauxite mediante elettrofusione in atmosfera riducente e condizioni controllate. Il cristallo di corindone è granulare, generalmente 115 mm; Le principali impurità sono il rutilo, il titanato di alluminio e la sua soluzione solida.
(3) Mullite
La mullite è un materiale refrattario con fase cristallina 3Al2O32SiO2 come componente principale. La mullite si divide in mullite naturale e mullite sintetica. La mullite naturale è rara ed è generalmente sintetica. La mullite è chimicamente stabile e insolubile nell'acido fluoridrico. Ha buone proprietà meccaniche e termiche ad alta temperatura, quindi la mullite sintetica e i suoi prodotti presentano i vantaggi di alta densità e purezza, resistenza strutturale alle alte temperature, bassa velocità di scorrimento alle alte temperature, basso tasso di espansione termica, forte resistenza all'erosione chimica, termica resistenza agli urti e così via.
(4) minerali del gruppo sillimanite
I minerali del gruppo della sillimanite includono cianite, andalusite, sillimanite, comunemente note come "tre pietre". La composizione chimica delle tre pietre è la stessa, ma la struttura cristallina è diversa ed è un cristallo omogeneo. Riscaldati ad alta temperatura, vengono convertiti in mullite, generando una piccola quantità di SiO2 fuso, accompagnato da espansione di volume.
A causa delle diverse dimensioni dell'espansione del riscaldamento a tre pietre, il suo utilizzo diretto non è lo stesso. A causa della piccola variazione di volume dell'andalusite, sia che venga utilizzata per produrre mattoni o come additivo, viene utilizzata direttamente come materia prima. La sillimanite e la cianite vengono spesso aggiunte agli ingredienti sotto forma di agenti espandenti, soprattutto per i materiali refrattari amorfi. E utilizzato per produrre i mattoni deve essere clinker calcinato, in particolare la cianite deve essere materiale maturo calcinato.
In quarto luogo, materie prime refrattarie alcaline
4.1 Materia prima magnesio
(1) magnesite
Esistono due tipi principali di magnesite in Cina: magnesite cristallina e magnesite amorfa. La magnesite cinese è distribuita principalmente nelle province di Liaoning e Shandong, la principale impurità della magnesite è il talco, ci sono anche alcune magnesite contenenti un alto contenuto di CaO, seguita dal minerale dolomite, la magnesite cinese secondo la composizione chimica può essere classificata come S, I, II , III, IV cinque gradi, solo S e I utilizzati per la calcinazione dei mattoni di magnesite.
La magnesia ad elevata purezza viene preparata mediante flottazione in due fasi e calcinazione in due fasi. La magnesia ad elevata purezza preparata con questo metodo può essere utilizzata come materia prima per sviluppare una varietà di prodotti refrattari ad alte prestazioni.
(2) Altri minerali contenenti magnesio
La principale composizione minerale dei prodotti di olivina di magnesio nei materiali refrattari al magnesio è l'olivina di magnesio (2MgO·SiO2) e la magnesite cubica (MgO). Questo prodotto è caratterizzato da una forte resistenza all'ossido di ferro fuso e da una migliore stabilità allo shock termico rispetto ai normali mattoni di magnesia. Le principali materie prime per la produzione di questo prodotto sono la peridotite e il serpentino.
4.2 Materie prime dolomitiche
La dolomite è una materia prima refrattaria composta principalmente da sali doppi di carbonato di magnesio (MgCO3) e carbonato di calcio (CaCO3). La sua formula chimica è CaMg(CO3)2 o MgCO3 CaCO3 e la sua composizione teorica è CaO3 0,41%, MgO2 1,87% e CO2 47,72%. CaO/MgO=1.39, la durezza è 3,54.
La dolomite in Cina è ricca di materie prime, ampiamente distribuita e relativamente pura. Ci sono abbondanti riserve nell'area di Dashiqiao, nella provincia di Liaoning. Shandong, Hubei, Shaanxi, Guangxi, Gansu, Jiangxi, Anhui, Sichuan, Yunnan, Hunan e altre province sono ricche di risorse minerarie. Il giacimento minerario è spesso associato a calcare e magnesite.
5. Materie prime per prodotti in zirconio
(1) Pietra zircone
Lo zircone (ZrO2·SiO2 o ZrSiO4) è la principale materia prima per la produzione di prodotti in zirconio e prodotti in zirconio e l'origine dello zircone in Cina è la provincia di Hainan. Si trova nella provincia del Guangdong, nella regione autonoma del Guangxi Zhuang, nella provincia dello Shandong, nella provincia del Fujian e nella provincia di Taiwan.
La composizione teorica dello zircone è ZrO2 67,01% e SiO2 32,99%. Spesso contiene TiCfe e altri tracce di ossidi di terre rare che, a causa della presenza di questi elementi, lo rendono radioattivo a vari livelli. Pertanto, quando si utilizza questa materia prima per produrre prodotti, dovrebbero essere necessarie misure protettive.
Lo zirconio ha una bassa conduttività termica di 3,72 W/(mK) a 201.000 gradi. Anche il coefficiente di espansione dello zircone è basso rispetto ad altri cristalli, 4,6X10-6 gradi a 1000 gradi, e il coefficiente di espansione del suo singolo cristallo nelle due direzioni dell'asse principale verticale e parallelo (asse C) ha una grande differenza. Lo zirconio ha un'elevata inerzia chimica ed è difficile da reagire con l'acido. Reagisce in misura minore con il vetro fuso, è spesso utilizzato nei refrattari della metallurgia e dell'industria del vetro.
(2) plagiozircone
Lo zircone naturale (ZrO2) è spesso formato in grumi irregolari, nero, marrone, giallo o incolore. Ci sono pochi giacimenti di minerale di zircone inclinati naturali in Cina. Lo ZrO2 utilizzato nell'industria è una materia prima chimica, ovvero una polvere bianca o giallastra ottenuta con metodo chimico dallo zircone (ZrO2·SiO2).
Lo ZrO2 puro ha tre forme cristalline a pressione atmosferica: fasi monoclina, tetragonale e cubica da bassa ad alta temperatura.
ZrO2 stabile, a seconda del suo grado di stabilità, ci sono punti ZrO2 parzialmente stabili e ZrO2 completamente stabili, poiché il coefficiente di dilatazione termica di ZrO2 completamente stabile è maggiore, la sua stabilità allo shock termico non è buona come quella parzialmente stabile, quindi quest'ultimo è comunemente utilizzato per produrre ceramiche e materiali refrattari per la tenacizzazione.
(3) zirconio desiliconizzato
Nella produzione di corindone refrattario allo zirconio fuso (AZS) all'estero, oltre all'uso del concentrato di zirconio, viene aggiunta una certa quantità di materie prime "zirconio desiliconizzato", il cui scopo è: in primo luogo, regolare e stabilizzare la formula ; Il secondo è migliorare e ottimizzare le prestazioni del prodotto.
(4) mullite di corindone allo zirconio
Le materie prime originali sono allumina industriale, caolino e zirconite, che vengono finemente macinati e miscelati in modo uniforme, sfera di pressione semisecca e calcinati a 300-1700 gradi per produrre questo materiale. I risultati mostrano che l’aumento del contenuto di zircone porta ad un aumento della temperatura di sinterizzazione, a una diminuzione della contrazione totale e ad un aumento della porosità chiusa. Queste reazioni fanno sì che la mullite di corindone zircone sinterizzato abbia una densità e una resistenza più elevate e una migliore stabilità di resistenza agli shock termici.
6. Materie prime per prodotti a base di cromo
Una delle principali materie prime per la produzione di materiali refrattari al cromo (mattoni di cromo, mattoni di cromo magnesia, mattoni di cromo magnesia) è il minerale di cromo o cromite. La cromite è una miscela di una varietà di minerali, poiché la sua composizione minerale oscilla notevolmente, anche in termini di composizione chimica e proprietà fisiche il cambiamento è ampio. Di solito è composto da minerali di ganga con grani cromici. Questi minerali della ganga sono solitamente silicati di magnesio, come serpentino, olivina di magnesio e olivina. Oltre al Cr2O3 nella cromite, sono presenti anche Al2O3, Fe2O3 e MgO, cromite generale, per la presenza di magnesio e ferro, spesso espressi come (Mg, Fe) Cr2O3.
Quanto sopra sono materie prime refrattarie di uso comune, con l'innovazione della tecnologia refrattaria, i tipi di materie prime sono più diversificati, soprattutto negli ultimi anni, a causa di problemi ambientali e di una serie di motivi come le risorse di minerale grezzo, e continuano a svilupparsi meglio prestazioni dei materiali sintetici artificiali e delle materie prime rinnovabili più rispettose dell'ambiente (come nitruro di ferrosilicio, Theron, ecc.).
