Tulekindlate toorainete klassifikatsioon

Kõrgtemperatuuri tehnoloogia arenguga. Nõuded tulekindlatele materjalidele kasvavad pidevalt ning kasutusnõuete täitmiseks on vaja välja töötada uued tulekindlad materjalid. Lisaks looduslike toorainete uurimisele on edukalt arendatud ka sünteetilisi tulekindlaid tooraineid, nagu karbiidid, nitriidid ja boriidid. Lisaks on välja töötatud ka anorgaaniliste kiudude ja õõnsate kuulide (vt isoleerivad tulekindlad materjalid) toorained; Abitoorainetes on palju erinevaid orgaanilisi ja anorgaanilisi sideaineid. Tulekindlate toorainete klassifikatsioon ei ole maailmas täiesti ühtlane. Keemiliste omaduste järgi jaguneb see happelisteks tulekindlateks tooraineteks, põhilisteks tulekindlateks tooraineteks ja neutraalseteks tulekindlateks tooraineteks. Kuid tulekindlad toorained jagunevad üldiselt Al2O3-SiO2 seeria tulekindlateks tooraineteks, põhilisteks tulekindlateks tooraineteks, soojusisolatsiooni tulekindlateks tooraineteks, tulekindlateks sideaineteks ja muudeks tulekindlateks tooraineteks.
Al2O3-SiO2 tulekindlate toorainete hulka kuuluvad ränidioksiid, poolränisisaldusega savi (sealhulgas pürofülliit), tulekindel savi (sh kaoliniit) ja selle klinker, boksiit (sh sillimaniidi rühma mineraalid, boksiit, mulliit) ning selle klinker, korund ja tööstuslik alumiiniumoksiid jne.
Poolhappeline tooraine (peamiselt tulekindel savi)
Varasemas klassifikatsioonis oli savi loetletud happelistes toorainetes, mis ei sobinud. Tulekindlate toorainete happeline alus põhineb vabal ränidioksiidil (SiO2), sest tulekindla savi ja ränisisaldusega toormaterjalide keemilise koostise järgi on vaba ränidioksiidi tulekindlas savis palju vähem kui ränisisaldusega toorainel. Kuna üldiselt tulekindlas savis on 30–45 protsenti alumiiniumoksiidi ja alumiiniumoksiid on harva vabas olekus, seostub see ränidioksiidiga, moodustades kaoliniidi (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O). Isegi kui ränidioksiidi on vähe üle, on selle mõju väga väike. Seetõttu on tulekindla savi happeline omadus palju nõrgem kui ränisisaldusega toorainel. [2]
Mõned inimesed usuvad, et tulekindel savi laguneb kõrgel temperatuuril vabaks ränihappeks ja vabaks alumiiniumoksiidiks, kuid see ei jää samaks. Kuumutamise jätkamisel ühinevad vaba ränihape ja vaba alumiiniumoksiid, moodustades Yinglaite (3Al2O3 · 2SiO2). Yinglai kivil on hea happekindlus leeliselise räbu suhtes. Samal ajal muutuvad selle happelised ained tulekindla savi alumiiniumoksiidi sisalduse suurenemise tõttu järk-järgult nõrgemaks. Kui alumiiniumoksiid jõuab 50 protsendini, on sellel aluselised või neutraalsed omadused. Eriti kõrgel rõhul valmistatud savitellist on kõrge tihedus, peen kompaktsus, madal poorsus ja tugevam vastupidavus aluselise räbu suhtes kõrgel temperatuuril kui ränidioksiidil. Oma söövitusvõime poolest on Yinglai kivi samuti väga aeglane, mistõttu meie arvates on sobilik loetleda tulekindel savi poolhappelise toorainena. Tulekindel savi on tulekindlate materjalide tööstuses kõige elementaarsem ja laialdasemalt kasutatav tooraine. [2]
Neutraalsed toorained
Neutraalsed toorained on peamiselt kromiit, grafiit ja ränikarbiid (valmistatud käsitsi), mis ei reageeri happelise või aluselise räbuga ühelgi temperatuuril. Praegu on looduses kaks sellist toorainet, nimelt kromiit ja grafiit. Lisaks looduslikule grafiidile on olemas ka tehisgrafiit. Nendel neutraalsetel toorainetel on märkimisväärne vastupidavus räbu suhtes ja need sobivad kõige paremini kasutamiseks leeliselise ja happetulekindla vahekihina. [2]
Põhilised tulekindlad toorained
Need on peamiselt magnesiit (magnesiit), dolomiit, lubi, oliviin, serpentiin, kõrge alumiiniumoksiidi sisaldusega tooraine (mõnikord neutraalne). Need toorained on tugeva vastupidavusega leeliselise räbu suhtes ja neid kasutatakse enamasti leeliseliste ahjude ehitamiseks, kuid eriti kergesti reageerivad need happelise räbuga, moodustades soolasid.
Spetsiaalsed tulekindlad materjalid: peamiselt tsirkooniumoksiid, titaanoksiid, berülliumoksiid, tseeriumoksiid, tooriumoksiid, ütriumoksiid jne. Nendel toorainetel on erinev vastupidavus erinevatele räbudele. Piiratud tooraineallika tõttu ei saa neid aga tulekindlate materjalide tööstuses laialdaselt kasutada ja neid saab kasutada ainult erilistel asjaoludel. Seetõttu nimetatakse neid tavaliselt spetsiaalseteks tulekindlateks tooraineteks. [2]
Ränirikas tooraine
Näiteks kvarts, tridüümiit, kristobaliit, kaltsedon, tulekivi, opaal, kvartsiit, valge ränidioksiid, diatomiit, need ränisisaldusega toorained sisaldavad vähemalt 90 protsenti ränioksiidi (SiO2) ja puhtad toorained sisaldavad rohkem kui 99 protsenti ränioksiidi. Ränisisaldusega toorained on kõrgel temperatuuril keemilises dünaamikas happelised. Kui metallioksiidid on olemas või nendega kokku puutuvad, reageerivad nad keemiliselt ja ühinevad, moodustades sulavaid silikaate. Seega, kui ränisisaldusega tooraines on väike kogus metalloksiidi, mõjutab see tõsiselt selle kuumakindlust. [2]
Al2O3-SiO2 tulekindlate toorainete hulka kuuluvad ränidioksiid, poolränisisaldusega savi (sealhulgas pürofülliit), tulekindel savi (sh kaoliniit) ja selle klinker, boksiit (sh sillimaniidi rühma mineraalid, boksiit, mulliit) ning selle klinker, korund ja tööstuslik alumiiniumoksiid jne.
Põhilised tulekindlad toorained: kaltsineeritud või sulatatud materjalid, nagu lubjakivi, dolomiit, magnesiit, brutsiit, forsteriit, magneesium-alumiiniumoksiidi spinell, magneesium-kroomspinellliiv jne.
Muud tulekindlad materjalid: tsirkoon (sh tsirkooniumoksiid), kromiit, karbiid, grafiit, nitriid ja boriid.
Isolatsiooni- ja tulekindlad toorained: perliit, vermikuliit, diatomiit, mineraalvill, ujuvad helmed, tulekindlad kiud ja õõnsad pallid.