Welches sind die sechs am häufigsten verwendeten Rohstoffe für Feuerfestmaterialien?

Unter feuerfesten Rohstoffen versteht man die Materialien, die zur Herstellung feuerfester Produkte notwendig sind. Es ist die Grundlage für die Herstellung feuerfester Materialien. Die meisten feuerfesten Rohstoffe sind natürliche Mineralien (wie feuerfester Ton, Hochbauxit, Kieselsäure, Chromerz, Magnesit, Dolomit, Magnesiumolivin, Zirkonit, Kyanit, Sillimanit, Andalusit usw.). Mit der kontinuierlichen Verbesserung der umfassenden Leistungsanforderungen an feuerfeste Materialien werden bei der Herstellung von feuerfesten Materialien zunehmend auch Industrierohstoffe und synthetische Rohstoffe verwendet (wie Industrietonerde, synthetischer Mullit, künstliche feuerfeste Fasern, künstliche feuerfeste Hohlkugeln usw.). .). Qualität und Kosten feuerfester Produkte hängen in hohem Maße von der richtigen Auswahl und dem rationellen Einsatz der Rohstoffe ab.
Feuerfeste Rohstoffe können nach ihren chemischen Eigenschaften in saure feuerfeste Rohstoffe, alkalische feuerfeste Rohstoffe und neutrale feuerfeste Rohstoffe unterteilt werden; Laut Quelle kann man zwischen natürlichen mineralischen Rohstoffen und synthetischen Rohstoffen unterscheiden; Unter normalen Umständen werden die Rohstoffe für die Herstellung von feuerfesten Materialien in Hauptrohstoffe und Hilfsrohstoffe unterteilt.
Rohstoffe zur Herstellung feuerfester Produkte, seien es natürliche mineralische Rohstoffe oder synthetische Rohstoffe, müssen aus mineralogischer Sicht eine für die Herstellung der Produkte ausreichend hohe Feuerfestigkeit aufweisen; Aus technischer Sicht sollte es in der Lage sein, die grundlegenden Anforderungen der Technologie zu erfüllen; Unter dem Gesichtspunkt der Leistung des damit hergestellten Produkts sollte es in der Lage sein, die Leistung des Produkts, insbesondere die Anforderungen der Hochtemperaturleistung, zu erfüllen.
Feuerfeste Rohstoffe werden üblicherweise in feuerfeste Aluminium-Silizium-Rohstoffe (Kieselsäure, Ton, hoher Aluminiumgehalt usw.), alkalische feuerfeste Rohstoffe, wärmeisolierende feuerfeste Rohstoffe und andere feuerfeste Rohstoffe unterteilt.
Erstens silikatische Rohstoffe
Aufgrund des Volumeneffekts von Quarzvarianten werden Silikatsteine ​​auch direkt aus Silikat hergestellt, was eine allgemeine Bezeichnung für Gangartquarz, Quarzit, Feuerstein und Sandstein ist. Der Hauptbestandteil von Kieselsäure ist SiO2, die anderen sind Verunreinigungen. Die in Feuerfestmaterialien verwendeten silikatischen Rohstoffe sind kristalliner Bauschutt und zementierte Kieselsäure.

Zweitens Tonrohstoffe
Schamott ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von feuerfesten Materialien aus Aluminiumsilikat. Die Anforderungen an die Feuerfestigkeit aller Arten von hartem Ton, weichem (halbweichem) Ton und Tonschiefer, die zusammen als Schamotte bezeichnet werden, liegen bei mehr als 1580 °C.
Natürlicher Schamott ist normalerweise ein Tonerz, dessen Hauptbestandteil hauptsächlich Kaolinit (Al2O3 2SiO2 2H2O) ist, d. h. wasserhaltiges Silikat als Hauptkörper, gemischt mit freiem Quarz, Pyrit und Rutil und organische Verbindungen, die aus einer Mischung bestehen. Die meisten dieser inhomogenen Mineralien sind Dispersionen, die aus Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 1,2 μm bestehen.
Entsprechend der unterschiedlichen Tonbildung kann man ihn in primären Ton und sekundären Ton einteilen. Unter Primärton versteht man die Bildung von Ton nach der Verwitterung des Ausgangsgesteins (z. B. Feldspat), der noch an Ort und Stelle verbleibt. Sekundärer Ton, auch Treibton genannt, ist der Ton, der an andere Orte übertragen und dann vom ursprünglichen Ton unter natürlichen dynamischen Bedingungen mit feiner Partikelgröße, großer Streuung und hoher Plastizität abgelagert wird.
Der in der Feuerfestindustrie verwendete feuerfeste Ton lässt sich hauptsächlich in die folgenden zwei Kategorien einteilen.
① Harter Ton zeichnet sich durch dichtes Gewebe, große Härte, extrem feine Partikel aus, Wasser lässt sich nicht leicht verteilen und die Plastizität ist sehr gering. Solche Tone haben normalerweise ein hellgraues, cremefarbenes oder graues Aussehen. Schalenartiger Bruch, einige Oberflächen haben ein Gefühl von Glätte und lassen sich leicht in Stücke brechen.
② Weicher (halbweicher) Ton ist oft blockig, weich und von guter Plastizität. Die Farbe dieses Tons variiert aufgrund der unterschiedlichen Arten und Gehalte an Verunreinigungen stark. Von Grau über Dunkelgrau bis Schwarz; Einige sind lila, blassrot oder weiß.
Drittens Rohstoffe mit hohem Aluminiumgehalt
(1) Bauxit
Bauxit ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von braunem Korund, und hochaluminiumhaltiger Klinker mit einem Al2O3-Gehalt von 88 % bis 90 % ist der Hauptrohstoff für subweißen Korund. Herstellung von weißem Korund, dichtem Korund und anderen Aluminiumoxiden als Rohstoffe. Bauxit wird auch als Hochbauxit oder Bauxit bezeichnet. Die Hauptmineralien sind Diaspor (Al2O3 H2O) und Trihydrat (Al2O33H2O).

China verfügt über riesige Bauxitreserven: Es wird von Shanxi, Hebei und Shandong nördlich des Gelben Flusses über Henan und Guangxi in Zentralchina bis nach Guizhou und Yunnan im Südwesten gefördert. Derzeit sind Shanxi, Henan und Guizhou die Hauptproduktionsgebiete für Klinker mit hohem Bauxitgehalt. Darüber hinaus befinden sich in Hunan einige kleinere Minen in der Entwicklung. Die wichtigsten Bauxitmineralien in China sind Hydrobauxit, Böhmit, Kaolinit und Pyrophyllit, die je nach Mineralzusammensetzung in drei Typen unterteilt werden können: Hydrobauxit-Kaolinit-Typ (DK); Böhmstein-Kaolinit-Typ (BK); Hydrobauxit-Pyrophyllit-Typ (DP). Derzeit wird Bauxit vom Typ DK am häufigsten verwendet. Bauxitklinker vom Typ DK wird entsprechend seinem Al2O3-Gehalt in S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ usw. unterteilt.
(2) Sinterkorund und Schmelzkorund
Bei der künstlichen Herstellung von Korund wird industrielles Aluminiumoxid oder Hochbauxit als Hauptrohstoff verwendet und im Lichtbogenofen geschmolzen. Darüber hinaus kann Korundplatten-Aluminiumoxid durch das Sinterverfahren erhalten werden. Dieses Verfahren basiert immer noch auf industriellem Aluminiumoxidpulver als Hauptrohstoff und wird durch Kalzinierung, Feinmahlung, Kugelbildung und Brennen hergestellt. Diese Methode ist technisch schwierig herzustellen, aber das Produkt weist eine hohe Festigkeit, starke Korrosionsbeständigkeit und eine gute Thermoschockstabilität auf. Der sogenannte „Unterweißkorund“ ist eigentlich ein dichter, elektrisch geschmolzener Korund auf Basis von hohem Bauxit, der Al2O3-Gehalt liegt über 98 %, die scheinbare Porosität liegt unter 4 %; Es wird aus hohem Bauxitgehalt durch Elektroschmelzen unter reduzierender Atmosphäre und kontrollierten Bedingungen hergestellt. Korundkristall ist körnig, im Allgemeinen 115 mm; Die Hauptverunreinigungen sind Rutil, Aluminiumtitanat und seine feste Lösung.

(3) Mullit
Mullit ist ein feuerfestes Material mit der kristallinen Phase 3Al2O32SiO2 als Hauptbestandteil. Mullit wird in natürliches Mullit und synthetisches Mullit unterteilt. Natürlicher Mullit ist selten und wird im Allgemeinen synthetisch hergestellt. Mullit ist chemisch stabil und in Flusssäure unlöslich. Es verfügt über gute mechanische und thermische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, sodass synthetischer Mullit und seine Produkte die Vorteile einer hohen Dichte und Reinheit, einer strukturellen Festigkeit bei hohen Temperaturen, einer niedrigen Kriechgeschwindigkeit bei hohen Temperaturen, einer geringen Wärmeausdehnungsrate und einer starken chemischen Erosionsbeständigkeit sowie thermische Eigenschaften aufweisen stoßfestigkeit und so weiter.
(4) Mineralien der Sillimanit-Gruppe
Zu den Mineralien der Sillimanit-Gruppe gehören Cyanit, Andalusit und Sillimanit, die allgemein als „drei Steine“ bekannt sind. Die chemische Zusammensetzung der drei Steine ​​ist gleich, aber die Kristallstruktur ist unterschiedlich und es handelt sich um einen homogenen Kristall. Auf hohe Temperaturen erhitzt, werden sie in Mullit umgewandelt, wobei eine kleine Menge geschmolzenes SiO2 entsteht und gleichzeitig eine Volumenausdehnung auftritt.

Aufgrund der unterschiedlichen Größe der drei Heizsteine ​​ist deren direkte Nutzung nicht gleich. Aufgrund der geringen Volumenänderung von Andalusit wird es direkt als Rohstoff verwendet, unabhängig davon, ob es zur Herstellung von Ziegeln oder als Zusatzstoff verwendet wird. Sillimanit und Kyanit werden den Zutaten häufig in Form von Expansionsmitteln zugesetzt, insbesondere bei amorphen feuerfesten Materialien. Und zur Herstellung von Ziegeln muss kalzinierter Klinker verwendet werden, insbesondere Kyanit muss kalziniertes reifes Material sein.
Viertens alkalische feuerfeste Rohstoffe
4.1 Magnesium-Rohstoff
(1) Magnesit
In China gibt es zwei Hauptarten von Magnesit: kristallines Magnesit und amorphes Magnesit. Chinas Magnesit ist hauptsächlich in den Provinzen Liaoning und Shandong verbreitet, die Hauptverunreinigung von Magnesit ist Talk, es gibt auch einige Magnesite mit hohem CaO-Gehalt, gefolgt vom Mineral Dolomit, Chinas Magnesit kann entsprechend der chemischen Zusammensetzung als S, I, II klassifiziert werden , III, IV fünf Klassen, nur die Klassen S und I werden für die Kalzinierung von Magnesitsteinen verwendet.
Hochreines Magnesia wird durch zweistufige Flotation und zweistufige Kalzinierung hergestellt. Das mit dieser Methode hergestellte hochreine Magnesia kann als Rohstoff für die Entwicklung einer Vielzahl hochleistungsfähiger feuerfester Produkte verwendet werden.
(2) Andere Magnesium enthaltende Mineralien
Die Hauptmineralzusammensetzung von Magnesiumolivinprodukten in feuerfesten Magnesiummaterialien ist Magnesiumolivin (2MgO·SiO2) und kubischer Magnesit (MgO). Dieses Produkt zeichnet sich durch eine starke Beständigkeit gegenüber geschmolzenem Eisenoxid und eine bessere Thermoschockstabilität als gewöhnliche Magnesiasteine ​​aus. Die Hauptrohstoffe für die Herstellung dieses Produkts sind Peridotit und Serpentin.
4.2 Dolomitische Rohstoffe
Dolomit ist ein feuerfester Rohstoff, der hauptsächlich aus Doppelsalzen von Magnesiumcarbonat (MgCO3) und Calciumcarbonat (CaCO3) besteht. Seine chemische Formel ist CaMg(CO3)2 oder MgCO3 CaCO3 und seine theoretische Zusammensetzung ist CaO3 0.41 %, MgO2 1.87 % und CO2 47.72 %. CaO/MgO=1.39, die Härte beträgt 3,54.
Dolomit ist in China reich an Rohstoffen, weit verbreitet und relativ rein. Im Gebiet Dashiqiao in der Provinz Liaoning gibt es reichlich Reserven. Shandong, Hubei, Shaanxi, Guangxi, Gansu, Jiangxi, Anhui, Sichuan, Yunnan, Hunan und andere Provinzen sind reich an Bodenschätzen. Der Erzkörper ist oft mit Kalkstein und Magnesit vergesellschaftet.
5. Rohstoffe für Zirkoniumprodukte
(1) Zirkonstein
Zirkon (ZrO2·SiO2 oder ZrSiO4) ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von Zirkonprodukten und Zirkonprodukten. Der Ursprung von Zirkon in China liegt in der Provinz Hainan. Es kommt in der Provinz Guangdong, der Autonomen Region Guangxi der Zhuang, der Provinz Shandong, der Provinz Fujian und der Provinz Taiwan vor.
Die theoretische Zusammensetzung von Zirkon beträgt ZrO2 67,01 % und SiO2 32,99 %. Es enthält häufig TiCfe und andere Spuren seltener Erdoxide, die es aufgrund der Anwesenheit dieser Elemente in unterschiedlichem Maße radioaktiv machen. Daher sollten bei der Verwendung dieses Rohstoffs zur Herstellung von Produkten die notwendigen Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Zirkon hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von 3,72 W/(mK) bei 201000 Grad. Der Ausdehnungskoeffizient von Zirkon ist im Vergleich zu anderen Kristallen ebenfalls niedrig, 4,6X10-6 Grad bei 1000 Grad, und der Ausdehnungskoeffizient seines Einkristalls in den beiden Richtungen der vertikalen und parallelen Hauptachse (C-Achse) beträgt ein großer Unterschied. Zirkon weist eine hohe chemische Inertheit auf und reagiert nur schwer mit Säure. Reagiert in geringerem Maße mit Glasschmelze und wird häufig in feuerfesten Materialien der Metallurgie und Glasindustrie verwendet.
(2) Plagiozirkon
Natürlicher Zirkon (ZrO2) ist oft unregelmäßig klumpig, schwarz, braun, gelb oder farblos. In China gibt es nur wenige natürliche geneigte Zirkonerzkörper. ZrO2, das in der Industrie verwendet wird, ist ein chemischer Rohstoff, bei dem es sich um ein weißes oder gelbliches Pulver handelt, das durch chemische Verfahren aus Zirkon (ZrO2·SiO2) gewonnen wird.
Reines ZrO2 hat bei Atmosphärendruck drei Kristallformen: monokline, tetragonale und kubische Phasen bei niedrigen bis hohen Temperaturen.
Stabiles ZrO2, je nach Stabilitätsgrad gibt es teilweise stabile ZrO2- und vollständig stabile ZrO2-Punkte, da der Wärmeausdehnungskoeffizient von vollständig stabilem ZrO2 größer ist und seine Thermoschockstabilität nicht so gut ist wie die teilweise stabile, so dass Letzteres häufig der Fall ist Wird zur Herstellung von Keramik und feuerfesten Härtematerialien verwendet.
(3) entsilikonisiertes Zirkonium
Bei der Herstellung von feuerfestem Schmelzguss-Zirkonkorund (AZS) im Ausland wird zusätzlich zur Verwendung von Zirkonkonzentrat eine bestimmte Menge an „entsilikonisiertem Zirkonium“-Rohstoffen zugesetzt, deren Zweck darin besteht, zunächst die Formel anzupassen und zu stabilisieren ; Die zweite besteht darin, die Produktleistung zu verbessern und zu optimieren.
(4) Zirkonkorundmullit
Die ursprünglichen Rohstoffe sind industrielles Aluminiumoxid, Kaolin und Zirkonit, die fein gemahlen und gleichmäßig gemischt werden, halbtrockene Druckkugeln und bei 300–1700 Grad kalziniert werden, um dieses Material herzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass ein zunehmender Zirkongehalt zu einer Erhöhung der Sintertemperatur, einer Verringerung der Gesamtschrumpfung und einer Erhöhung der geschlossenen Porosität führt. Diese Reaktionen sorgen dafür, dass gesinterter Zirkon-Korund-Mullit eine höhere Dichte und Festigkeit sowie eine bessere Temperaturwechselbeständigkeit aufweist.

6. Rohstoffe für Chromprodukte
Einer der Hauptrohstoffe für die Herstellung von feuerfesten Materialien aus Chrom (Chromstein, Chrom-Magnesia-Stein, Magnesia-Chrom-Stein) ist Chromerz oder Chromit. Chromit ist eine Mischung aus einer Vielzahl von Mineralien, da seine Mineralzusammensetzung stark schwankt und sich auch hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung und der physikalischen Eigenschaften stark ändert. Es besteht normalerweise aus Gangmineralien mit Chromkörnern. Bei diesen Gangmineralien handelt es sich in der Regel um Magnesiumsilikate wie Serpentin, Magnesiumolivin und Olivin. Neben Cr2O3 gibt es in Chromit auch Al2O3, Fe2O3 und MgO, im Allgemeinen Chromit, aufgrund des Vorhandenseins von Magnesium und Eisen, oft ausgedrückt als (Mg, Fe) Cr2O3.
Bei den oben genannten handelt es sich um häufig verwendete feuerfeste Rohstoffe. Mit der Innovation der Feuerfesttechnologie sind die Arten von Rohstoffen insbesondere in den letzten Jahren aufgrund von Umweltproblemen und einer Reihe von Gründen, wie z. B. den Roherzressourcen, vielfältiger geworden und entwickeln sich weiterhin besser Leistung künstlicher synthetischer Materialien und umweltfreundlicherer Ressourcen nachwachsender Rohstoffe (wie Ferrosiliciumnitrid, Theron usw.).