耐火原(yuan)料種類繁多,分類方法(fa)也多種多樣(yang)。總體(ti)(ti)上有(you)六種分類方法(fa)。
一、按耐火原料(liao)的化學組(zu)分(fen)分(fen)類(lei)
可分為(wei)氧化物原(yuan)(yuan)料(liao)與(yu)非(fei)氧化物原(yuan)(yuan)料(liao)。隨(sui)著現代科學(xue)技術的(de)發展,某些有機化合(he)物已成為(wei)高性能耐火原(yuan)(yuan)料(liao)的(de)前驅體材(cai)料(liao)或(huo)輔助原(yuan)(yuan)料(liao)。
二、按耐火(huo)原料的化學組(zu)分分類
按化學特性,耐火原料又可分為酸性耐火原料,如硅石、鋯英石等;中性耐火原料,如剛玉、鋁礬土(偏酸性)、莫來石(偏酸性)、硌鐵礦(偏堿性)、石墨等;堿性耐火原料,如鎂砂、白云石砂、鎂鈣砂等。
三(san)、按生(sheng)產工藝作用分類
按照其在(zai)耐火材料(liao)生產工(gong)藝中作用(yong),耐火原料(liao)又可分為主(zhu)要(yao)原料(liao)與輔助原料(liao)。
主(zhu)(zhu)要(yao)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)是構(gou)成耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的主(zhu)(zhu)體。輔助原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)又(you)(you)可(ke)分為(wei)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和添加劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。結合(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的作(zuo)用(yong)(yong)是使(shi)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)坯體在生(sheng)產與使(shi)用(yong)(yong)過程中具有足夠的強(qiang)度。常用(yong)(yong)的有亞硫酸(suan)紙漿廢(fei)液、瀝青、酚醛樹脂(zhi)、鋁酸(suan)鹽(yan)水泥、水玻璃、磷(lin)酸(suan)及磷(lin)酸(suan)鹽(yan)、硫酸(suan)鹽(yan)等(deng),有些主(zhu)(zhu)要(yao)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)又(you)(you)具有結合(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的作(zuo)用(yong)(yong),如結合(he)粘土;添加劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的作(zuo)用(yong)(yong)是改善耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)生(sheng)產或施工工藝,或強(qiang)化(hua)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的某(mou)些性(xing)能,如穩定劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、減水劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、抑制劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、增塑劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、發泡劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)分散劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、膨脹劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、抗氧化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)。
四、按酸堿性質分類
按(an)酸堿性,耐火(huo)原料可主要分為下(xia)面五大類。
(1) 酸性原料
主要是硅質原料,例如:石英、鱗石英、方石英、玉髓、燧石、蛋白石、石英巖、白硅砂、硅藻土,這些硅質原料中所含氧化硅(SiO 2) 至少在90%以上, 純凈原料有氧化硅高達99%以上的。硅質原料在高溫化學動態中是酸性性質,當有金屬氧化物存在時,或與其接觸時即起化學作用,并結合而成易熔的硅酸鹽類。因此,如果硅質原料中含有少量的金屬氧化物時,嚴重影響它的抗熱性。
(2)半酸性原料
主要是耐火黏土。在過去的分類中,黏土都是被列在酸性原料中,實際是不合適的。耐火原料的酸性依據是以游離的硅石(SiO 2) 為主體,因為按照耐火黏土與硅質原料的化學成分而言, 耐火黏土中的游離硅石比硅質原料要少得多。
因為在一般耐火黏土中有30%~45%的氧化鋁,而氧化鋁很少是游離狀態的,必然與硅石結合而成高嶺石(AI2O32SiO 2·2H2O) , 即使有多余的硅石量也很少、作用也很小。因此, 耐火黏土的酸性性質較硅質原料要弱得多。有些人認為,耐火黏土在高溫下分解成為游離硅酸、游離氧化鋁,但并不是就此不變,在繼續受熱時游離硅酸與游離氧化鋁將結合成為英萊石(3AI2O 3-2SiO 2) 。英萊石對堿性礦渣有很好的抗酸性能, 同時由于耐火黏土中氧化鋁成分的增高,其酸性物質漸漸變弱,當氧化鋁達到50%,便出現堿性或中性性質,特別是在超高壓力下制成的黏土磚,密度大、細致緊密、氣孔率低,在高溫條件下對堿性礦渣的抵抗性比硅石要強。就其侵蝕性而言,英萊石也是非常遲緩的,因此我們認為把耐火黏土列為半酸性原料是比較合適的。耐火黏土是耐火材料工業中最基本而且用途最廣的一種原料。
(3)中性原料
中性原料主要是鉻鐵礦、石墨、碳化硅(人工制造),在任何溫度條件下都不與酸性或堿性礦渣發生化學反應。目前在自然界中有兩種這樣的原料,即鉻鐵礦和石墨。石墨除天然的以外,還有人造石墨,這些中性原料,對礦渣均有顯著的抵抗性能,最適合用作堿性耐火材料和酸性耐火材料的隔層。
(4)堿性耐火材料原料
主要是菱鎂礦(菱苦土)、白云石、石灰、橄欖石、蛇紋石、高鋁氧原料(有時呈中性),這些原料對堿性礦渣有較強的抵抗力,多用于砌筑堿性熔爐,但是特別容易和酸性礦渣起化學反應而成為鹽類。
(5)特殊耐火材料
主要是氧(yang)化(hua)(hua)鋯、氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)、氧(yang)化(hua)(hua)鈹(pi)、氧(yang)化(hua)(hua)飾、氧(yang)化(hua)(hua)釷、氧(yang)化(hua)(hua)億等。這些(xie)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)對(dui)各種礦(kuang)渣均(jun)有(you)不(bu)同程度的(de)抵抗性能,但是由于原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)來(lai)源不(bu)多,不(bu)能在(zai)耐火(huo)材料(liao)工業中大量(liang)的(de)應(ying)用(yong),只能在(zai)特殊(shu)情況下采用(yong),因此通稱為特殊(shu)耐火(huo)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)。
五、按原(yuan)料的生成方(fang)式分類
按原(yuan)料的生成方式,可分為(wei)天然耐火(huo)原(yuan)料與人工合成耐火(huo)原(yuan)料兩大類。
(1)天然耐火原料
天然礦物原料仍然是耐火原料的主體。自然界中存在的各種礦物是由構成這些礦物的各種元素所組成。現在已探明氧、硅、鋁三種元素的總量約占地殼中元素總量的90%,氧化物、硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物占明顯優勢,是蘊藏量十分巨大的天然耐火原料。
中(zhong)國擁有豐(feng)富的耐火原料資(zi)源(yuan),品種繁多(duo)。鎂(mei)礦、高(gao)鋁(lv)礬(fan)土、石(shi)墨等資(zi)源(yuan)堪稱(cheng)中(zhong)國耐火原料的三大支柱(zhu);菱(ling)鎂(mei)礦和高(gao)鋁(lv)礬(fan)土,儲(chu)量大,品位高(gao);質地優良的耐火黏土、硅石(shi)、白云石(shi)、鎂(mei)化白云石(shi)、鎂(mei)橄欖石(shi)、蛇紋石(shi)、鋯(gao)英石(shi)等資(zi)源(yuan)分布廣泛。
天然(ran)耐(nai)火原料(liao)的主要品種有:硅石(shi)(shi)、石(shi)(shi)英、硅藻(zao)土(tu)、蠟石(shi)(shi)、粘(zhan)土(tu)、鋁礬土(tu)、藍晶石(shi)(shi)族礦(kuang)物原料(liao)、菱鎂礦(kuang)、白(bai)云石(shi)(shi)、石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)、鎂橄欖石(shi)(shi)、蛇紋石(shi)(shi)、滑石(shi)(shi)、綠泥石(shi)(shi)、鋯英石(shi)(shi)、斜鋯石(shi)(shi)、珍珠巖、硌(luo)鐵礦(kuang)和天然(ran)石(shi)(shi)墨等。
按化學成分,天然耐火原料可以(yi)分為:
①硅(gui)質:如結晶硅(gui)石、石英砂膠結硅(gui)石等;
②半硅質(葉臘石等)
③粘(zhan)土質(zhi):如硬質(zhi)粘(zhan)土、軟質(zhi)粘(zhan)土等;結(jie)合粘(zhan)土、粘(zhan)土熟料
④高(gao)鋁質:又名剛(gang)玉質,如高(gao)鋁礬土、硅線石族礦(kuang)物等;
⑤鎂質:菱鎂礦;
⑥白云石;
⑦鉻鐵礦[(Fe,Mg)O(Cr,AI)2O3];
⑧鋯英石(ZrO2SiO 2) 。
天然(ran)原料(liao)通常含(han)雜質較(jiao)多,成分不穩定,性(xing)能(neng)波動較(jiao)大,只有(you)少數原料(liao)可直接使(shi)用,大部分都要經過提純(chun)、分級甚至煅燒加工后才能(neng)滿足耐火材(cai)料(liao)的(de)生產要求。
(2)人工合成耐火原料
用于耐(nai)火(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)的(de)天(tian)然(ran)礦(kuang)(kuang)物(wu)種類是(shi)有(you)限的(de),對制(zhi)作現代工業所特殊(shu)要求的(de)高質量(liang)和(he)高技(ji)術(shu)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao),它們往往無法滿足需(xu)要。人工合成耐(nai)火(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)則可(ke)以完全(quan)達到人們預先(xian)設計(ji)的(de)化(hua)學(xue)礦(kuang)(kuang)物(wu)組成與(yu)組織結構,其質地(di)純凈,組織結構致密,化(hua)學(xue)組成易于控制(zhi),因而質量(liang)穩定(ding),可(ke)以制(zhi)造各種高級耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao),是(shi)現代高技(ji)能與(yu)高技(ji)術(shu)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)主要原(yuan)料(liao)(liao)。
人工合成耐火原料在近(jin)二十年的發展十分迅速(su)。
人(ren)工合(he)成耐火原料主要(yao)有:鎂鋁(lv)尖(jian)晶石、合(he)成莫來石、海水鎂砂(sha)、合(he)成鎂堇青石、燒結(jie)剛玉、鈦酸鋁(lv)、碳(tan)化硅(gui)等。