Existen muchos tipos de materias primas refractarias y diversos métodos de clasificación. En general, hay seis categorías.
En primer lugar, según la clasificación de los componentes químicos de las materias primas refractarias.
Se pueden dividir en materias primas de óxido y materias primas no de óxido. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, algunos compuestos orgánicos se han convertido en materiales precursores o auxiliares de materias primas de alta resistencia al fuego.
Dos, según la clasificación de los componentes químicos de las materias primas refractarias.
Según sus características químicas, las materias primas resistentes al fuego se pueden dividir en materias primas resistentes al fuego ácido, como sílice, circonio, etc.; materias primas resistentes al fuego neutro, como corindón, bauxita (ácida), mullita (ácida), pirita (alcalina), grafito, etc.; materias primas resistentes al fuego alcalino, como magnesia, arena de dolomita, arena de magnesia y calcio, etc.
Tres, según la clasificación de la función del proceso de producción.
Según su función en el proceso de producción de materiales refractarios, las materias primas refractarias se pueden dividir en materias primas principales y materias primas auxiliares.
La materia prima principal es el cuerpo principal del material refractario. Las materias primas auxiliares se pueden dividir en aglutinantes y aditivos. La función del aglutinante es hacer que el cuerpo refractario tenga suficiente resistencia durante el proceso de producción y uso. Los más utilizados son el líquido residual de pulpa de sulfito, el asfalto, la resina fenólica, el cemento de aluminato, el silicato de sodio, el ácido fosfórico y el fosfato, el sulfato, y algunas de las materias primas principales tienen la función de agentes aglutinantes, como la arcilla aglutinada. La función de los aditivos es mejorar el proceso de producción o construcción de los materiales refractarios, o fortalecer algunas de sus propiedades, como estabilizador, reductor de agua, inhibidor, plastificante, agente espumante, dispersante, agente de expansión, antioxidante, etc.
Cuatro, según la naturaleza de la clasificación de ácidos y bases.
Según su acidez y alcalinidad, las materias primas refractarias se pueden dividir principalmente en las siguientes cinco categorías.
(1) Materias primas ácidas
Principalmente materias primas silíceas, como cuarzo, cuarzo escamoso, cuarcita, calcedonia, sílex, ópalo, arena de sílice blanca y diatomita, contienen sílice (SiO2) en al menos más del 90%, y las materias primas puras alcanzan más del 99%. Las materias primas silíceas son ácidas en reacciones químicas a altas temperaturas, y cuando contienen óxidos metálicos o entran en contacto con agentes químicos, se combinan formando silicatos fusibles. Por lo tanto, si una pequeña cantidad de óxido metálico en la materia prima silícea afecta gravemente su resistencia al calor.
(2) materias primas semiácidas
Se trata principalmente de arcilla refractaria. En clasificaciones anteriores, la arcilla se catalogaba como material ácido, lo cual no era apropiado. La acidez de las materias primas refractarias se basa en la sílice libre (SiO2) como componente principal, ya que, según la composición química de la arcilla refractaria y las materias primas silíceas, la sílice libre en la arcilla refractaria es mucho menor que en las materias primas silíceas.
Debido a que la arcilla refractaria general contiene entre un 30 % y un 45 % de alúmina, y esta rara vez se encuentra en estado libre, sino que se combina con sílice para formar caolinita (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), incluso si hay un pequeño exceso de sílice, su efecto es mínimo. Por lo tanto, la acidez de la arcilla refractaria es mucho menor que la de las materias primas silíceas. Algunos creen que la arcilla refractaria se descompone a altas temperaturas en silicato libre y alúmina libre, pero no se transforma en cuarzo (3Al₂O₃·2SiO₂) al continuar el calentamiento. El cuarzo tiene buena resistencia a la acidez frente a la escoria alcalina, y debido al aumento de la composición de alúmina en la arcilla refractaria, la acidez disminuye gradualmente. Cuando la alúmina alcanza el 50 %, presenta propiedades alcalinas o neutras, especialmente en la fabricación de ladrillos de arcilla a alta presión, con alta densidad, compactación fina y baja porosidad. Su resistencia a la escoria alcalina es mayor que la de la sílice en condiciones de alta temperatura. El cuarzo también es muy lento en cuanto a su capacidad erosiva, por lo que consideramos apropiado clasificar la arcilla refractaria como semiácida. La arcilla refractaria es la materia prima más básica y utilizada en la industria de los materiales refractarios.
(3) materias primas neutras
Las materias primas neutras, principalmente cromita, grafito y carburo de silicio (artificial), no reaccionan con escorias ácidas ni alcalinas bajo ninguna condición de temperatura. Actualmente, existen dos materiales con estas características en la naturaleza: la cromita y el grafito. Además del grafito natural, también existe el grafito artificial. Estas materias primas neutras poseen una notable resistencia a la escoria, lo que las hace idóneas para materiales refractarios alcalinos y aislamiento refractario ácido.
(4) materias primas refractarias alcalinas
Principalmente magnesita (magnesita), dolomita, cal, olivino, serpentina, materias primas de oxígeno de alta alúmina (a veces neutras), estas materias primas tienen una fuerte resistencia a la escoria alcalina, se utilizan principalmente en hornos alcalinos de mampostería, pero reaccionan químicamente con escoria ácida con especial facilidad y se convierten en sal.
(5) Materiales refractarios especiales
Principalmente circonia, óxido de titanio, óxido de berilio, óxido de cerio, óxido de torio, óxido de itrio, etc. Estas materias primas presentan diferentes grados de resistencia a todo tipo de escorias, pero debido a su escasez, no pueden utilizarse en gran medida en la industria de los refractarios, sino solo en circunstancias especiales; por ello, se las denomina materias primas especiales resistentes al fuego.
Cinco, según la generación de clasificación de materias primas.
Según la procedencia de las materias primas, se pueden dividir en dos categorías: materias primas naturales y materias primas sintéticas.
(1) materias primas refractarias naturales
Las materias primas minerales naturales siguen siendo la principal fuente de recursos. Los minerales que se encuentran en la naturaleza están compuestos por los elementos que los conforman. Actualmente, se ha demostrado que el oxígeno, el silicio y el aluminio representan aproximadamente el 90 % del total de elementos en la corteza terrestre, y los minerales óxidos, silicatos y aluminosilicatos constituyen importantes reservas de materias primas naturales.
China posee abundantes y variadas materias primas refractarias. La magnesita, la bauxita, el grafito y otros recursos constituyen los tres pilares de las materias primas refractarias de China. La magnesita y la bauxita cuentan con grandes reservas y son de alta calidad. Además, se encuentran ampliamente distribuidos arcilla refractaria de excelente calidad, sílice, dolomita, dolomita magnítica, olivino magnítico, serpentina, circón y otros recursos.
Las principales variedades de materias primas naturales son: sílice, cuarzo, diatomita, cera, arcilla, bauxita, materias primas minerales de cianita, magnesita, dolomita, piedra caliza, magnesita olivina, serpentina, talco, clorita, circón, plagiocircón, perlita, cromo hierro y grafito natural.
Sexto, según su composición química, las materias primas refractarias naturales se pueden dividir en:
Silíceos: como la sílice cristalina, la arena de cuarzo, la sílice cementada, etc.;
② semisilíceos (filaquita, etc.)
③ Arcilla: como arcilla dura, arcilla blanda, etc.; arcilla combinada y clinker de arcilla
(4) Alto contenido de aluminio: también conocido como jade, como la bauxita y los minerales sillimanita;
⑤ Magnesio: magnesita;
⑥ Dolomita;
⑦ Cromita [(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3];
Circón (ZrO2·SiO2).
Las materias primas naturales suelen contener más impurezas, su composición es inestable, su rendimiento fluctúa mucho y solo unas pocas pueden utilizarse directamente; la mayoría deben purificarse, clasificarse o incluso calcinarse para cumplir con los requisitos de producción de materiales refractarios.
(2) materias primas sintéticas resistentes al fuego
Los tipos de minerales naturales utilizados como materia prima son limitados y, a menudo, no cumplen con los requisitos de materiales refractarios de alta calidad y tecnología avanzada que exige la industria moderna. Las materias primas refractarias sintéticas permiten alcanzar la composición y estructura química mineral predefinida, poseen una textura pura, una estructura densa y una composición química fácil de controlar, lo que garantiza una calidad estable. Permiten la fabricación de una variedad de materiales refractarios avanzados y son la materia prima principal para la producción de materiales refractarios modernos de alta tecnología. El desarrollo de los materiales refractarios sintéticos ha sido muy rápido en los últimos veinte años.
Las materias primas refractarias sintéticas son principalmente espinela de magnesio y aluminio, mullita sintética, magnesia de agua de mar, cordierita de magnesio sintética, corindón sinterizado, titanato de aluminio, carburo de silicio, etc.
Fecha de publicación: 19 de mayo de 2023
