耐火物に最もよく使われる6つの原料は何ですか?

耐火物原料とは、耐火物製品を製造するために必要な材料を指します。 耐火物を製造するための基礎となります。 耐火物原料のほとんどは天然鉱物（耐火粘土、高ボーキサイト、シリカ、クロム鉱石、マグネサイト、ドロマイト、マグネシウムカンラン石、ジルコナイト、カイヤナイト、シリマナイト、紅柱石など）です。 耐火物の総合的な性能要件の継続的な改善に伴い、耐火物の製造においては、工業用原料や合成原料（工業用アルミナ、合成ムライト、人造耐火物繊維、人造耐火物中空ボールなど）の使用も増えています。 。）。 耐火製品の品質とコストは、原材料の正しい選択と合理的な使用に大きく依存します。
耐火物原料は化学的性質に応じて酸性耐火物原料、アルカリ性耐火物原料、中性耐火物原料に分けられます。 供給源に応じて、天然鉱物原料と合成原料に分けることができます。 通常、耐火物を製造するための原料は主原料と副原料に分けられます。
耐火物製品を製造するための原料は、天然鉱物原料であっても合成原料であっても、製品を製造するための鉱物学的観点から十分に高い耐火性を備えていなければなりません。 テクノロジーの観点からは、テクノロジーの基本的な要件を満たすことができる必要があります。 それを使用して作られた製品の性能の観点から、製品の性能、特に高温性能の要件を満たすことができる必要があります。
耐火物原料は通常、アルミニウム - シリコン耐火物原料（珪質、粘土、高アルミニウムなど）、アルカリ性耐火物原料、断熱性耐火物原料およびその他の耐火物原料に分けられます。
まず、珪質原料
石英の変種の体積効果により、シリカレンガもシリカから直接作られます。シリカは脈石石英、珪岩、フリント、砂岩の総称です。 シリカの主成分はSiO2であり、その他は不純物です。 耐火物に使用されるシリカ質原料は結晶質瓦礫と超硬ケイ酸です。

第二に、粘土原料
耐火粘土はケイ酸アルミニウム耐火物を製造するための主原料であり、その耐火性要件は、総称して耐火粘土と呼ばれる硬質粘土、軟質（半軟質）粘土、粘土頁岩のすべての種類の 1580 ℃以上です。
天然耐火粘土は、通常、カオリナイト（Al2O3 2SiO2 2H2O）を主成分とする粘土鉱石、すなわち含水ケイ酸塩を主体とし、遊離石英、黄鉄鉱、ルチルなどを混合したものです。および混合物からなる有機化合物。 これらの不均質な鉱物のほとんどは、直径 1.2μm 未満の粒子で構成される分散体です。
粘土の形成の違いにより、一次粘土と二次粘土に分けられます。 一次粘土とは、母岩 (長石など) が風化した後の粘土の形成を指し、まだその場所に残っています。 漂流粘土としても知られる二次粘土は、他の場所に移され、その後、自然の動的条件下で元の粘土によって堆積された粘土であり、粒子サイズが細かく、分散が大きく、可塑性が高くなります。
耐火物産業で使用される耐火土には主に以下の2種類があります。
① 硬質粘土は、組織が緻密で、硬度が高く、粒子が非常に細かく、水が分散しにくく、可塑性が非常に低いという特徴があります。 このような粘土は、通常、外観が明るい灰色、オフホワイト、または灰色です。 貝殻状の破砕物で、表面の一部が滑らかで砕けやすい。
② 軟質（半軟質）粘土は塊状のものが多く、組織が柔らかく、可塑性が良好です。 この粘土の色は、不純物の種類や含有量の違いにより大きく異なります。 灰色から濃い灰色、そして黒へ。 紫、淡い赤、白のものもあります。
第三に、高アルミニウム原料
(1) ボーキサイト
ボーキサイトは褐色コランダム製造の主原料であり、Al2O3 含有量 88%90% の高アルミニウムクリンカーは亜白色コランダムの主原料です。 白色コランダム、緻密コランダム、その他アルミナを原料として製造。 ボーキサイトは高ボーキサイトまたはボーキサイトとしても知られており、主な鉱物はダイアスポア (Al2O3 H2O) および三水和物 (Al2O33H2O) です。

中国にはボーキサイトの膨大な埋蔵量があり、黄河以北の山西省、河北省、山東省から、中国中部の河南省と広西チワン族自治区を経て、南西部の貴州省と雲南省まで産出されます。 現在、ハイボーキサイトクリンカーの主な生産地は山西省、河南省、貴州省です。 湖南省では開発中の小規模な鉱山もいくつかあります。 中国のボーキサイトの主な鉱物は、ハイドロボーキサイト、ベーマイト、カオリナイト、パイロフィライトであり、その鉱物組成に応じて 3 つのタイプに分類できます。 ベームストンカオリナイトタイプ (BK); ハイドロボーキサイト-パイロフィライトタイプ(DP)。 現在、DK タイプのボーキサイトが最も広く使用されており、DK タイプのボーキサイト クリンカーは、Al2O3 含有量に応じて S、Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲなどに分けられます。
(2) 焼結コランダムおよび溶融コランダム
コランダムの人工的な製造は、工業用アルミナまたは高ボーキサイトを主原料として使用し、アーク炉で溶解して製造します。 また、焼結法によりコランダム板状アルミナを得ることができる。 この方法は現在も工業用酸化アルミニウム粉末を主原料として、焼成、微粉砕、ボール形成、焼成を経て行われています。 この方法は生産が難しい技術ですが、製品は高強度、強い耐食性、優れた熱衝撃安定性を備えています。 いわゆる「サブホワイトコランダム」は、実際には高ボーキサイトをベースとした緻密な電気溶融コランダムであり、Al2O3 含有量は 98% 以上、見かけの気孔率は 4% 未満です。 これは、還元性雰囲気と制御された条件下での電気溶解によって高ボーキサイトから作られます。 コランダム結晶は粒状で、通常は115mmです。 主な不純物は、ルチル、チタン酸アルミニウムおよびその固溶体です。

(3)ムライト
ムライトは3Al2O32SiO2結晶相を主成分とする耐火物です。 ムライトは天然ムライトと合成ムライトに分けられます。 天然ムライトは稀であり、一般的には合成です。 ムライトは化学的に安定であり、フッ化水素酸に不溶です。 優れた高温機械的特性と高温熱的特性を備えているため、合成ムライトとその製品は、高密度と純度、高温構造強度、低い高温クリープ速度、低い熱膨張率、強力な化学浸食耐性、熱的耐性などの利点を備えています。耐衝撃性など。
(4) シリマナイト族鉱物
シリマナイトグループの鉱物には、シアナイト、アンダルサイ​​ト、シリマナイトがあり、一般的に「スリーストーン」として知られています。 3つの石の化学組成は同じですが、結晶構造が異なり、均質な結晶です。 高温に加熱するとムライトに変化し、体積膨張を伴いながら少量の溶融SiO2を生成します。

スリーストーン加熱拡張のサイズが異なるため、その直接利用は同じではありません。 アンダルサイ​​トは体積変化が少ないため、レンガの製造に使用される場合でも、添加剤として使用される場合でも、原料として直接使用されます。 シリマナイトとカイヤナイトは、特に非晶質耐火材料の場合、膨張剤の形で成分に添加されることがよくあります。 また、レンガの製造に使用されるクリンカーは焼成されたものでなければならず、特にカイヤナイトは焼成された成熟した材料でなければなりません。
第四に、アルカリ性耐火物原料
4.1 マグネシウム原料
(1)マグネサイト
中国には主に結晶質マグネサイトと非晶質マグネサイトの 2 種類のマグネサイトがあります。 中国のマグネサイトは主に遼寧省と山東省に分布しており、マグネサイトの主な不純物はタルクで、高CaOを含むマグネサイトもあり、鉱物のドロマイトがそれに続きます。中国のマグネサイトは化学組成に応じてS、I、IIに分類できます。 、III、IVの5等級のうち、マグネサイトれんがの焼成に使用されるのはS等級とI等級のみです。
高純度マグネシアは、2 段階の浮遊選鉱と 2 段階の焼成によって調製されます。 この方法で製造された高純度マグネシアは、さまざまな高性能耐火物を開発するための原料として使用できます。
(2) マグネシウムを含むその他の鉱物
マグネシウム耐火物中のマグネシウムカンラン石製品の主な鉱物組成は、マグネシウムカンラン石（2MgO・SiO2）と立方晶マグネサイト（MgO）です。 この製品は、通常のマグネシアれんがに比べて、溶融酸化鉄に対する強い耐性と優れた熱衝撃安定性を特徴としています。 この製品の主な原料はかんらん岩と蛇紋石です。
4.2 ドロマイト原料
ドロマイトは、炭酸マグネシウム（MgCO3）と炭酸カルシウム（CaCO3）の複塩を主成分とする耐火原料です。 化学式は CaMg(CO3)2 または MgCO3 CaCO3 で、理論組成は CaO3 0.41%、MgO2 1.87%、CO2 47.72% です。 CaO/MgO= 1.39、硬度は3.54。
中国のドロマイトは原料が豊富で、広く分布しており、比較的純粋です。 遼寧省の大石橋地区には豊富な埋蔵量がある。 山東省、湖北省、陝西省、広西省、甘粛省、江西省、安徽省、四川省、雲南省、湖南省などの省は鉱物資源が豊富です。 鉱体は石灰岩やマグネサイトと関連付けられることがよくあります。
5. ジルコニウム製品の原料
(1) ジルコン石
ジルコン（ZrO2・SiO2またはZrSiO4）はジルコン製品およびジルコン製品の製造の主原料であり、中国のジルコンの原産地は海南省です。 広東省、広西チワン族自治区、山東省、福建省、台湾省に分布しています。
ジルコンの理論組成は、ZrO2 67.01%、SiO2 32.99%です。 多くの場合、TiCfe やその他の微量希土類酸化物が含まれており、これらの元素の存在により、さまざまな程度で放射性が生じます。 したがって、この原材料を使用して製品を製造する場合には、必要な保護措置を講じる必要があります。

ジルコンの熱伝導率は 201000 度で 3.72W/(mK) と低くなります。 ジルコンの膨張係数も他の結晶に比べて低く、1000度で4.6倍10-6度であり、その単結晶の垂直および平行主軸（C軸）の2方向の膨張係数は大きな違い。 ジルコンは化学的不活性度が高く、酸と反応しにくいです。 ガラス溶融物との反応性は低いため、冶金やガラス産業の耐火物によく使用されます。
(2) 斜長ジルコン
天然ジルコン (ZrO2) は、多くの場合、不規則に塊状で、黒、茶色、黄色、または無色です。 中国には天然の傾斜したジルコン鉱石体はほとんどありません。 工業的に使用されるZrO2は化学原料であり、ジルコン(ZrO2・SiO2)から化学的方法により得られる白色または黄色がかった粉末です。
純粋な ZrO2 は、大気圧で、低温から高温まで、単斜晶相、正方晶相、立方晶相の 3 つの結晶形を持ちます。
安定な ZrO2 は、その安定度に応じて、部分安定 ZrO2 点と完全安定 ZrO2 点があり、完全安定 ZrO2 の熱膨張係数が大きく、熱衝撃安定性が部分安定ほど良くないため、後者が一般的です。セラミックスや耐火強化材の製造に使用されます。
(3) 脱珪ジルコニウム
海外での溶融鋳造ジルコニウムコランダム（AZS）耐火物の製造では、ジルコン精鉱の使用に加えて、一定量の「脱珪ジルコニウム」原料が添加されます。その目的は、まず配合を調整し安定させることです。 ; 2 つ目は、製品のパフォーマンスを向上させ、最適化することです。
(4) ジルコニウムコランダムムライト
元の原料は工業用アルミナ、カオリン、ジルコナイトであり、細かく粉砕して均一に混合し、半乾式圧力ボールを使用して300～1700度で焼成してこの材料を製造します。 結果は、ジルコン含有量が増加すると焼結温度が上昇し、全体の収縮が減少し、密閉気孔率が増加することを示しています。 これらの反応により、焼結ジルコン コランダム ムライトの密度と強度が高まり、耐熱衝撃安定性が向上します。

6. クロム製品の原料
クロム（クロムれんが、クロムマグネシアれんが、マグネシアクロムれんが）耐火物を製造するための主な原料の1つは、クロム鉱石またはクロム鉱です。 クロムマイトはさまざまな鉱物の混合物であり、その鉱物組成の変動が大きく、化学組成や物性の変化も大きくなります。 通常、クロム粒子を含む脈石鉱物で構成されています。 これらの脈石鉱物は通常、蛇紋石、マグネシウムかんらん石、カンラン石などのケイ酸マグネシウムです。 クロマイトには Cr2O3 に加えて、マグネシウムと鉄が存在するため、一般的なクロマイトである Al2O3、Fe2O3、MgO も存在し、(Mg, Fe) Cr2O3 と表現されることが多いです。
上記は一般的に使用される耐火物原料ですが、耐火物技術の革新により、特に近年は環境問題や原料鉱石資源などの理由により、原料の種類は多様化し、より優れた耐火物原料が開発され続けています。人工合成材料と、より環境に優しい資源再生可能原料（窒化フェロシリコン、セロンなど）の性能。