作為不定形耐火材料的主要成分,耐火骨料的用量一般為60%-73%,耐火粉料的用量為15-40%,兩者對不定形耐火材料的性能都有顯著的影響。那麼,常用的耐火原料有哪些呢?
1.鋁土礦熟料
鋁土礦熟料是由鋁土礦經高溫煆燒而成,其Al2O3含量一般在50%以上。在不定形耐火材料中,常將鋁土礦加工成耐火骨料和粉料。在重要部位或與鋼鐵熱作設備直接接觸的部位,應選用優質高鋁矾土熟料作為耐火骨料和粉料。
2.Layey 原物料
粘土材料和耐火粘土,分為硬質粘土、軟質粘土和半軟質粘土。硬質黏土多為高嶺石單一礦物類型的沉澱黏土,一般需要煆燒成黏土熟料後才能使用。粘土熟料也稱為焦炭熟料。在不定形耐火材料中,粘土熟料一般只用作耐火骨料。軟黏土主要為高嶺石類黏土,易於在水中分散,具有較高的可塑性和黏著性,在高溫下具有良好的燒結性。軟性黏土不需煆燒,乾燥研磨後即可使用。它是生產矽酸鋁磚的結合劑,也是不規則耐火材料的良好結合劑之一。半軟質黏土也屬於高嶺石類型,主要用作黏土熟料或細磨後作為結合劑。
3.半硅酸鹽原料
半硅质原料主要包括天然绿泥石、硅质高岭土等,属于半酸性耐火材料。綠泥石可製成鋼包襯磚,也可作為不定形耐火材料的骨料,可直接使用,也可經煆燒後使用。硅質高嶺土作為耐火骨料和粉料使用時,主要用於中、低溫部位。
4.白炭黑原料
二氧化矽原料為結晶二氧化矽、膠體二氧化矽及礦脈石英,統稱為二氧化矽。矽質耐火材料,SIO₂含量應大於96%。當使用矽石原料製造不定形耐火材料時,應加入使用過的矽磚作為耐火骨料和粉末,或加入鐵鱗片等礦化劑,以產生一定的液相。以緩衝結晶轉換所產生的應力,同時可促進石英向穩定的鱗狀石英及方狀石英轉換。
5.氧化鎂類原料
鎂質原料為鎂砂、白雲石、鎂橄欖石及蛇紋石等,均為鹼性,亦稱鹼性耐火原料。
(1) 鎂砂
鎂砂是從海水、鹽湖水中經燒結或電熔提取的菱鎂石或氧化鎂。鎂砂在800-1000℃溫度下燒結的產品,統稱為輕燒結鎂砂,是鎂質耐火製品的結合劑,也是鎂水泥的原料。燒結鎂砂是在1600-1900℃溫度下充分燒結的產物。海水菱镁砂是由海水中的氧化镁在1600-1800℃温度下经高压烧结成球或块状。鹽湖鎂砂是將從湖水中提取鉀、鈉鹽後的副產品加熱至600-800℃,經脫水後再煆燒得到氧化鎂。
(2)電熔鎂砂
電熔菱镁砂採用精選菱镁或燒結菱镁砂在電弧爐中經2500℃高溫熔融而成。它是高級含碳不燃磚及不定形耐火材料的良好原料。在鎂砂中加入適量的白雲石和鐵鱗所製成的高鐵鎂鈣砂,可作為電爐爐底捣打料和快速補充爐料之用。
(3)白雲石
燒結白雲石又稱白雲石熟料。其與合成鎂白雲石是煉鋼爐襯磚的主要原料,也用於填充爐料。在未成型的耐火材料中,主要作為耐火骨料。
(4)氧化鎂橄榄岩
在鎂橄欖岩耐火材料中,主要以橄欖岩及純橄欖岩為原料。橄欖石不可直接煆燒為耐火骨料。
(5)蛇形
蛇紋石在 600-700 ℃溫度下煆燒會開始脫水,形成鎂橄欖石等礦物。蛇紋石在使用前必須先煆燒。它可以用於制磚、作為耐火骨料甚至是加熱爐的輔助基料。
6.藍晶系列礦物材料
藍寶石礦物群為原生黏土原料經變質生成的沉澱物。經過燒成後,藍寶石礦物產品是不定形耐火材料和高鋁耐火材料產品的優質原料。
7.莫來石
莫來石一般為人工合成,生產製程有燒結和電熔兩種。具有純度高、蠕變率低、熱膨脹率低、抗熱衝擊性好、抗化學侵蝕性強等特點。廣泛應用於耐火材料工業。
8.剛玉
剛玉一般由工業氧化鋁或鋁土礦經燒結或電熔製成。以鋁土礦為原料,可得到普通剛玉。加入鐵屑後,可製成棕剛玉。加入鋯或氧化鋯,可得到鋯剛玉。添加其他礦物可改善剛玉的特性。目前,剛玉被越來越多地用作耐火骨料和粉末,效果顯著。
9.工業氧化鋁
工業氧化鋁是以鋁土礦為原料,經由 Bayer 製程生產而成。它可用作耐火粉末或超微粉末。近年來,也有以超微粉作為結合劑的耐火澆注料。
10.尖晶石型材料
尖晶石是指屬於尖晶石族的所有礦物,但狹義的尖晶石系特指鎂鋁尖晶石。鎂鋁尖晶石結構堅固、熔點高、熱膨脹率低、熱應力小、抗熱震性能好、抗鹼性侵蝕能力強。燒結和電熔尖晶石耐火材料工業發展較快。