耐火原料的种类繁多,分类方法也多种多样。按原料的生成方式可分为天然耐火原料和合成耐火原料两大类。①天然耐火原料。主要品种有:硅石、硅藻土、蜡石、黏土、铝矾土、蓝晶石族矿物原料、菱镁矿、白云石、石灰石、镁橄榄石、蛇纹石、滑石、锆英石、珍珠岩、铬铁矿和石墨等。能做耐火原料用的天然矿物原料的种类是有限的,无法满足对制作现代工业具有特殊要求的高质量和高技术耐火材料。②合成耐火原料。按使用目的人为地控制其化学组成和物相组成的原料,具有优于天然原料的多种性能。合成耐火原料是通过控制所用原料和合成过程两个环节实现。常用的人工合成耐火原料有:莫来石、镁铝尖晶石、锆莫来石、堇青石、碳化硅等。
耐火材料原料
用于制备耐火材料的原料。
- 英文名称
- refractory raw materials
- 所属学科
- 冶金工程
按耐火原料的化学组分,可分为氧化物耐火原料与非氧化物耐火原料。按化学特性,耐火原料又可分为酸性耐火原料,如硅石、黏土、锆英石等;中性耐火原料,如刚玉、铝矾土、莫来石、铬铁矿、石墨等;碱性耐火原料,如镁砂、白云石砂、镁钙砂等。
按照其在耐火材料生产工艺中的作用,耐火原料又可分为主要原料和辅助原料。主要原料是构成耐火材料的主体。辅助原料又分为结合剂和添加剂。结合剂的作用是耐火材料坯体在生产与使用过程中具有足够的强度。常用的有亚硫酸纸浆废液、沥青、酚醛树脂、铝酸盐水泥、水玻璃、磷酸及磷酸盐、硫酸盐等。有些主要原料本身又具有结合剂的作用,如结合黏土。添加剂的作用是改善耐火材料生产或施工工艺,或强化耐火材料的某些性能,如稳定剂、促凝剂、减水剂、抑制剂、发泡剂、分散剂、膨胀剂、抗氧化剂等。
通常按耐火原料的化学矿物组成、加工方法、特性以及在耐火材料中的作用进行综合分类。
大多数天然耐火原料矿物不能直接作为原料使用,必须经过加工。耐火原料加工工艺可分为选矿提纯、轻烧、煅烧和电熔等。少数几种耐火原料矿物可直接作为主要原料使用,如硅石、叶蜡石、橄榄石等,在自然界中以较纯净的矿物存在,杂质矿物少,且不含或含有少量的结晶水(小于6%)。
选矿提纯的作用有:①将矿石中的有用矿物和脉石矿物相互分离,富集有用矿物。②除去矿石中的有害杂质。③尽可能地回收有用的伴生矿物,综合利用矿产资源。选矿提纯的主要方法有浮选、磁选、重选、电选(静电选)、光电选、手选、化学选矿、摩擦与跳汰选矿以及按粒度、形状与硬度的选矿等。采用任何选矿方法与各种选矿方法的组合,取决于原料中各种矿物的物理性质,如颗粒大小与形状、比重、滚动摩擦与滑动摩擦、润湿性、电磁性质、溶解度等。
耐火原料有的含结晶水,有的为碳酸盐矿物,加热时释放出水分或排出CO2,伴随有较大的体积收缩;有的原料加热时产生晶型变化,伴随较大的体积变化。因此通过原料煅烧,产生一系列物理化学反应,改善和稳定耐火原料的矿物组成和组织结构,以保证耐火制品的体积稳定性及外观尺寸的准确性。表征原料煅烧烧结程度的指标有显气孔率、体积密度、吸水率等。煅烧法是耐火原料最主要的生产方法。煅烧耐火原料所用的设备主要有竖窑和回转窑两种。根据煅烧原料类型和杂质含量不同,煅烧温度有很大差别。黏土熟料的煅烧温度在1300~1500℃;高铝矾土熟料的煅烧温度在1500~1700℃;镁砂的煅烧温度在1600~1900℃;烧结刚玉的煅烧温度在1900℃以上。
该方法通过高温熔融的方法获得预期的矿物组成的原料。熔融法比煅烧法工艺过程简化,熔化温度高,晶体发育良好,因此原料体积密度、晶粒尺寸性能比煅烧法大。与烧结法不同,该方法还具有部分除去杂质的作用,如用矾土为主要原料的电熔棕刚玉,可除去大部分的氧化铁和部分氧化钛。电弧炉是利用电能熔炼耐火原料的热工设备。该设备由于能量高度集中,易于生产高温下能够迅速熔炼的熔融耐火材料,但耗电量大。电炉生产电熔刚玉、锆刚玉、莫来石、锆莫来石及镁铬砂等,以及熔制耐火纤维和氧化铝空心球等。