¿Cuáles son las seis materias primas más utilizadas para los refractarios?
Las materias primas refractarias se refieren a los materiales necesarios para la producción de productos refractarios. Es la base para la producción de materiales refractarios. La mayoría de las materias primas refractarias son minerales naturales (como arcilla refractaria, alto contenido de bauxita, sílice, mineral de cromo, magnesita, dolomita, olivino de magnesio, circonita, cianita, silimanita, andalucita, etc.). Con la mejora continua de los requisitos integrales de rendimiento de los materiales refractarios, en la producción de materiales refractarios, también se utilizan cada vez más materias primas industriales y materias primas sintéticas (como alúmina industrial, mullita sintética, fibras refractarias artificiales, bolas huecas refractarias artificiales, etc. .). La calidad y el coste de los productos refractarios dependen en gran medida de la correcta selección y uso racional de las materias primas.
Las materias primas refractarias según sus propiedades químicas se pueden dividir en materias primas refractarias ácidas, materias primas refractarias alcalinas y materias primas refractarias neutras; Según la fuente se pueden dividir en materias primas minerales naturales y materias primas sintéticas; En circunstancias normales, las materias primas para la producción de materiales refractarios se dividen en materias primas principales y materias primas auxiliares.
Las materias primas para la producción de productos refractarios, ya sean materias primas minerales naturales o sintéticas, deben tener una refractariedad suficientemente elevada desde el punto de vista mineralógico para la producción de productos; Desde el punto de vista de la tecnología, debería poder cumplir con los requisitos básicos de la tecnología; Desde el punto de vista del rendimiento del producto fabricado con él, debería poder cumplir con el rendimiento del producto, especialmente los requisitos de rendimiento a alta temperatura.
Las materias primas refractarias generalmente se dividen en materias primas refractarias de aluminio y silicio (silíceas, arcillosas, con alto contenido de aluminio, etc.), materias primas refractarias alcalinas, materias primas refractarias de aislamiento térmico y otras materias primas refractarias.
Primero, materias primas silíceas.
Debido al efecto de volumen de las variantes de cuarzo, los ladrillos de sílice también se fabrican directamente a partir de sílice, que es un término general para ganga de cuarzo, cuarcita, pedernal y arenisca. El componente principal de la sílice es el SiO2 y los demás son impurezas. Las materias primas silíceas utilizadas en los refractarios son escombros cristalinos y sílice cementada.
En segundo lugar, materias primas de arcilla.
La arcilla refractaria es la principal materia prima para la producción de refractarios de silicato de aluminio, y sus requisitos de refractariedad son superiores a 1580 grados C para todo tipo de arcilla dura, arcilla blanda (semiblanda) y esquisto arcilloso, que se denominan colectivamente arcilla refractaria.
La arcilla refractaria natural suele ser un mineral de arcilla principalmente caolinita (Al2O3 2SiO2 2H2O) como componente principal, es decir, silicato que contiene agua como cuerpo principal, y mezclado con cuarzo, pirita y rutilo libres. y compuestos orgánicos compuestos de una mezcla. La mayoría de estos minerales no homogéneos son dispersiones compuestas de partículas de menos de 1,2 μm de diámetro.
Según las diferentes formaciones de las arcillas, se pueden dividir en: arcilla primaria y arcilla secundaria. La arcilla primaria se refiere a la formación de arcilla después de la erosión de la roca madre (como el feldespato), que aún permanece en su lugar. La arcilla secundaria, también conocida como arcilla de deriva, es la arcilla transferida a otros lugares y luego depositada por la arcilla original en condiciones dinámicas naturales, con tamaño de partícula fino, gran dispersión y alta plasticidad.
La arcilla refractaria utilizada en la industria refractaria tiene principalmente las dos categorías siguientes.
① La arcilla dura se caracteriza por un tejido denso, gran dureza, partículas extremadamente finas, el agua no es fácil de dispersar y la plasticidad es muy baja. Estas arcillas suelen tener un aspecto gris claro, blanquecino o gris. Fractura en forma de concha, alguna superficie tiene una sensación de suavidad, fácil de romper en pedazos.
② La arcilla blanda (semiblanda) suele tener forma de bloques, tejido blando y buena plasticidad. El color de esta arcilla varía mucho debido a los diferentes tipos y contenidos de impurezas. Del gris al gris oscuro y al negro; Algunos son de color violeta, rojo pálido o blanco.
En tercer lugar, materias primas con alto contenido de aluminio.
(1) bauxita
La bauxita es la principal materia prima para la producción de corindón marrón, y el clínker con alto contenido de aluminio con un contenido de Al2O3 del 88%90% es la principal materia prima del corindón subblanco. Producción de corindón blanco, corindón denso y otras alúminas como materias primas. La bauxita también se conoce como bauxita alta o bauxita, los principales minerales son la diáspora (Al2O3 H2O) y el trihidrato (Al2O33H2O).
China tiene vastas reservas de bauxita: se produce en Shanxi, Hebei y Shandong al norte del río Amarillo, pasando por Henan y Guangxi en el centro de China, hasta Guizhou y Yunnan en el suroeste. En la actualidad, las principales zonas productoras de clinker con alto contenido de bauxita son Shanxi, Henan y Guizhou. También se están desarrollando algunas minas más pequeñas en Hunan. Los principales minerales de la bauxita en China son la hidrobauxita, la boehmita, la caolinita y la pirofilita, que se pueden dividir en tres tipos según su composición mineral: tipo hidrobauxita-caolinita (DK); Tipo boehmstone-caolinita (BK); Tipo hidrobauxita-pirofilita (DP). En la actualidad, la bauxita tipo DK es la más utilizada, el clinker de bauxita tipo DK se divide en S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ y así sucesivamente según su contenido de Al2O3.
(2) corindón sinterizado y corindón fundido
La producción artificial de corindón consiste en el uso de alúmina industrial o alto contenido de bauxita como materia prima principal, que se funde en el horno de arco para producir. Además, la alúmina en placa de corindón se puede obtener mediante el método de sinterización. Este método todavía se basa en el polvo de óxido de aluminio industrial como materia prima principal, mediante calcinación, molienda fina, formación de bolas y cocción. Este método es una tecnología difícil de producir, pero el producto tiene alta resistencia, fuerte resistencia a la corrosión y buena estabilidad al choque térmico. El llamado "corindón subblanco" es en realidad un corindón denso fundido eléctricamente a base de alto contenido de bauxita, el contenido de Al2O3 es superior al 98% y la porosidad aparente es inferior al 4%; Está fabricado con alto contenido de bauxita mediante electrofusión en atmósfera reductora y condiciones controladas. El cristal de corindón es granular, generalmente de 115 mm; Las principales impurezas son el rutilo, el titanato de aluminio y su solución sólida.
(3) Mullita
La mullita es un material refractario con fase cristalina 3Al2O32SiO2 como componente principal. La mullita se divide en mullita natural y mullita sintética. La mullita natural es rara y generalmente sintética. La mullita es químicamente estable e insoluble en ácido fluorhídrico. Tiene buenas propiedades mecánicas y térmicas a alta temperatura, por lo que la mullita sintética y sus productos tienen las ventajas de alta densidad y pureza, resistencia estructural a alta temperatura, baja tasa de fluencia a alta temperatura, baja tasa de expansión térmica, fuerte resistencia a la erosión química, térmica. resistencia a los golpes, etc.
(4) minerales del grupo silimanita
Los minerales del grupo de las silimanitas incluyen cianita, andalucita y silimanita, comúnmente conocidas como "tres piedras". La composición química de las tres piedras es la misma, pero la estructura cristalina es diferente y es un cristal homogéneo. Calentados a alta temperatura, se convierten en mullita, generando una pequeña cantidad de SiO2 fundido, al tiempo que se acompaña de expansión de volumen.
Debido al diferente tamaño de la expansión de calefacción de tres piedras, su utilización directa no es la misma. Debido al pequeño cambio de volumen de la andalucita, ya sea para fabricar ladrillos o como aditivo, se utiliza directamente como materia prima. A menudo se añaden silimanita y cianita a los ingredientes en forma de agentes de expansión, especialmente en el caso de materiales refractarios amorfos. Y para fabricar ladrillos se debe calcinar clinker, especialmente cianita, debe ser material maduro calcinado.
Cuarto, materias primas refractarias alcalinas.
4.1 Materia prima de magnesio
(1) magnesita
Hay dos tipos principales de magnesita en China: magnesita cristalina y magnesita amorfa. La magnesita de China se distribuye principalmente en las provincias de Liaoning y Shandong, la principal impureza de la magnesita es el talco, también hay algunas magnesitas que contienen un alto contenido de CaO, seguidas por el mineral dolomita. La magnesita de China según su composición química se puede clasificar como S, I, II. , III, IV cinco grados, solo los grados S e I se utilizan para la calcinación de ladrillos de magnesita.
La magnesia de alta pureza se prepara mediante flotación en dos pasos y calcinación en dos pasos. La magnesia de alta pureza preparada mediante este método se puede utilizar como materia prima para desarrollar una variedad de productos refractarios de alto rendimiento.
(2) Otros minerales que contienen magnesio
La principal composición mineral de los productos de olivino de magnesio en materiales refractarios de magnesio es olivino de magnesio (2MgO·SiO2) y magnesita cúbica (MgO). Este producto se caracteriza por una fuerte resistencia al óxido de hierro fundido y una mejor estabilidad al choque térmico que el ladrillo de magnesia común. Las principales materias primas para la elaboración de este producto son la peridotita y la serpentina.
4.2 Materias primas dolomíticas
La dolomita es una materia prima refractaria compuesta principalmente por sales dobles de carbonato de magnesio (MgCO3) y carbonato de calcio (CaCO3). Su fórmula química es CaMg(CO3)2 o MgCO3 CaCO3, y su composición teórica es CaO3 0.41%, MgO2 1.87% y CO2 47.72%. CaO/MgO=1.39, la dureza es 3,54.
La dolomita en China es rica en materias primas, ampliamente distribuida y relativamente pura. Hay abundantes reservas en el área de Dashiqiao de la provincia de Liaoning. Shandong, Hubei, Shaanxi, Guangxi, Gansu, Jiangxi, Anhui, Sichuan, Yunnan, Hunan y otras provincias son ricas en recursos minerales. El yacimiento a menudo está asociado con piedra caliza y magnesita.
5. Materias primas para productos de circonio.
(1) piedra de circón
El circonio (ZrO2·SiO2 o ZrSiO4) es la principal materia prima para la producción de productos de circonio y productos de circonio, y el origen del circonio en China es la provincia de Hainan. Se encuentra en la provincia de Guangdong, la región autónoma de Guangxi Zhuang, la provincia de Shandong, la provincia de Fujian y la provincia de Taiwán.
La composición teórica del circón es ZrO2 67.01% y SiO2 32.99%. A menudo contiene TiCfe y otros óxidos de tierras raras que, debido a la presencia de estos elementos, lo hacen radiactivo en diversos grados. Por lo tanto, al utilizar esta materia prima para producir productos, se deben tomar las medidas de protección necesarias.
El circonio tiene una baja conductividad térmica de 3,72 W/(mK) a 201.000 grados. El coeficiente de expansión del circón también es bajo en comparación con otros cristales, 4,6X10-6 grados a 1000 grados, y el coeficiente de expansión de su monocristal en las dos direcciones del eje principal vertical y paralelo (eje C) tiene una gran diferencia. El circonio tiene una alta inercia química y es difícil de reaccionar con el ácido. Reacciona en menor medida con el vidrio fundido, se utiliza a menudo en refractarios de la industria metalúrgica y del vidrio.
(2) plagiocircón
El circón natural (ZrO2) suele tener grumos irregulares y ser negro, marrón, amarillo o incoloro. Hay pocos yacimientos de mineral de circón inclinados naturales en China. El ZrO2 utilizado en la industria es una materia prima química, que es un polvo blanco o amarillento obtenido por método químico a partir del circón (ZrO2·SiO2).
El ZrO2 puro tiene tres formas cristalinas a presión atmosférica: fases monoclínica, tetragonal y cúbica de baja a alta temperatura.
ZrO2 estable, según su grado de estabilidad, hay puntos de ZrO2 parcialmente estable y ZrO2 completamente estable, debido a que el coeficiente de expansión térmica del ZrO2 completamente estable es mayor, su estabilidad al choque térmico no es tan buena como la parcialmente estable, por lo que este último es comúnmente Se utiliza para fabricar cerámicas y materiales endurecedores refractarios.
(3) circonio desiliconado
En la fabricación de refractarios de corindón de circonio fundido (AZS) fundido en el extranjero, además del uso de concentrado de circonio, se añade una cierta cantidad de materias primas de "circonio desiliconado", cuya finalidad es: en primer lugar, ajustar y estabilizar la fórmula. ; El segundo es mejorar y optimizar el rendimiento del producto.
(4) mullita de corindón de circonio
Las materias primas originales son alúmina industrial, caolín y circonita, que se muelen finamente y se mezclan uniformemente, con una bola de presión semiseca y se calcinan a 300-1700 grados para producir este material. Los resultados muestran que el aumento del contenido de circonio conduce a un aumento de la temperatura de sinterización, una disminución de la contracción total y un aumento de la porosidad cerrada. Estas reacciones hacen que la mullita de corindón de circonio sinterizado tenga mayor densidad y resistencia y una mejor estabilidad de resistencia al choque térmico.
6. Materias primas para productos de cromo.
Una de las principales materias primas para la producción de refractarios de cromo (ladrillos de cromo, ladrillos de cromo y magnesia, ladrillos de cromo y magnesia) es el mineral de cromo o cromita. La cromita es una mezcla de una variedad de minerales, porque su composición mineral fluctúa mucho, en términos de composición química y propiedades físicas, el cambio también es grande. Suele estar compuesto por minerales ganga con granos crómicos. Estos minerales de ganga suelen ser silicatos de magnesio, como la serpentina, el olivino de magnesio y el olivino. Además del Cr2O3 en la cromita, también se encuentran Al2O3, Fe2O3 y MgO, cromita en general, debido a la presencia de magnesio y hierro, a menudo expresado como (Mg, Fe)Cr2O3.
Las anteriores son materias primas refractarias de uso común. Con la innovación de la tecnología refractaria, los tipos de materias primas son más diversos, especialmente en los últimos años, debido a problemas ambientales y una serie de razones, como los recursos minerales crudos, y continúan desarrollándose mejor. rendimiento de materiales sintéticos artificiales y materias primas renovables de recursos más respetuosos con el medio ambiente (como nitruro de ferrosilicio, Theron, etc.).
