Existem muitos tipos de matérias-primas refratárias e vários métodos de classificação. Em geral, existem seis categorias.
Primeiramente, de acordo com a classificação dos componentes químicos das matérias-primas refratárias.
Podem ser divididas em matérias-primas óxidos e matérias-primas não óxidos. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia modernas, alguns compostos orgânicos tornaram-se materiais precursores ou auxiliares de matérias-primas de alta resistência ao fogo.
Segundo, de acordo com a classificação dos componentes químicos das matérias-primas refratárias.
De acordo com as características químicas, as matérias-primas resistentes ao fogo podem ser divididas em matérias-primas resistentes ao fogo ácido, como sílica, zircão, etc.; matérias-primas resistentes ao fogo neutro, como coríndon, bauxita (ácida), mulita (ácida), pirita (alcalina), grafite, etc.; e matérias-primas resistentes ao fogo alcalino, como magnésia, areia dolomítica, areia de magnésia-cálcio, etc.
Três, de acordo com a classificação da função do processo de produção.
De acordo com seu papel no processo de produção de refratários, as matérias-primas refratárias podem ser divididas em matérias-primas principais e matérias-primas auxiliares.
A principal matéria-prima é o corpo principal do material refratário. As matérias-primas auxiliares podem ser divididas em ligantes e aditivos. A função do ligante é conferir ao corpo refratário resistência suficiente durante o processo de produção e utilização. Os mais comuns são o líquido residual da polpa sulfítica, o asfalto, a resina fenólica, o cimento aluminoso, o silicato de sódio, o ácido fosfórico e o fosfato, o sulfato, e algumas das próprias matérias-primas principais atuam como agentes ligantes, como a argila aglomerante. A função dos aditivos é melhorar o processo de produção ou construção dos materiais refratários, ou reforçar algumas de suas propriedades, atuando como estabilizantes, agentes redutores de água, inibidores, plastificantes, agentes espumantes, dispersantes, agentes expansores, antioxidantes, etc.
Quatro, de acordo com a natureza da classificação ácido-base
De acordo com a acidez e a base, as matérias-primas refratárias podem ser divididas principalmente nas cinco categorias seguintes.
(1) Matérias-primas ácidas
Principalmente matérias-primas siliciosas, como quartzo, quartzo escamoso, quartzito, calcedônia, sílex, opala, areia silicosa branca e diatomita, contêm sílica (SiO2) em pelo menos 90%, sendo que as matérias-primas puras podem apresentar teor de sílica superior a 99%. As matérias-primas siliciosas são ácidas em altas temperaturas e, quando presentes em forma de óxidos metálicos ou em contato com agentes químicos, combinam-se formando silicatos fusíveis. Portanto, mesmo que uma pequena quantidade de óxido metálico esteja presente em uma matéria-prima siliciosa, sua resistência ao calor será seriamente afetada.
(2) matérias-primas semiácidas
Trata-se principalmente de argila refratária. Na classificação anterior, a argila era listada como material ácido, o que, na verdade, não é apropriado. A acidez das matérias-primas refratárias baseia-se principalmente na sílica livre (SiO2), pois, de acordo com a composição química da argila refratária e das matérias-primas siliciosas, a quantidade de sílica livre na argila refratária é muito menor do que nas matérias-primas siliciosas.
Como a argila refratária geralmente contém de 30% a 45% de alumina, e esta raramente se encontra em estado livre, combinando-se com a sílica para formar caulinita (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), mesmo em pequenas quantidades de sílica em excesso, sua contribuição é mínima. Portanto, a acidez da argila refratária é muito menor do que a de matérias-primas siliciosas. Alguns acreditam que a argila refratária, em altas temperaturas, se decompõe em silicato livre e alumina livre, mas não se transforma inalterada. O silicato livre e a alumina livre se combinam para formar quartzo (3Al₂O₃·2SiO₂) quando o aquecimento continua. O quartzo possui boa resistência a ácidos e escórias alcalinas e, devido ao aumento da composição de alumina na argila refratária, sua acidez diminui gradualmente. Quando a alumina atinge 50%, a argila adquire propriedades alcalinas ou neutras, especialmente em tijolos de argila fabricados sob alta pressão, alta densidade, compactação fina e baixa porosidade, apresentando maior resistência a ácidos e escórias alcalinas do que a sílica em altas temperaturas. O quartzo também apresenta baixa erosividade, por isso consideramos apropriado classificar a argila refratária como semiácida. A argila refratária é a matéria-prima mais básica e amplamente utilizada na indústria de refratários.
(3) matérias-primas neutras
As matérias-primas neutras são principalmente cromita, grafite e carbeto de silício (artificial), que, sob quaisquer condições de temperatura, não reagem com escória ácida ou alcalina. Atualmente, existem dois materiais desse tipo na natureza: cromita e grafite. Além da grafite natural, existe a grafite artificial. Essas matérias-primas neutras possuem resistência significativa à escória, sendo as mais adequadas para materiais refratários alcalinos e isolantes refratários ácidos.
(4) matérias-primas refratárias alcalinas
Principalmente magnesita, dolomita, cal, olivina, serpentina e matérias-primas oxigenadas com alto teor de alumina (às vezes neutras). Essas matérias-primas têm forte resistência à escória alcalina, sendo usadas principalmente em fornos alcalinos de alvenaria, mas reagem facilmente com escórias ácidas, transformando-se em sal.
(5) Materiais refratários especiais
Principalmente zircônia, óxido de titânio, óxido de berílio, óxido de cério, óxido de tório, óxido de ítrio, entre outros. Essas matérias-primas possuem diferentes graus de resistência a todos os tipos de escória, mas como a disponibilidade dessas matérias-primas é limitada, seu uso na indústria refratária é restrito a situações específicas, sendo por isso denominadas matérias-primas com resistência especial ao fogo.
Cinco, de acordo com a geração da classificação de matérias-primas
De acordo com a geração das matérias-primas, podem ser divididas em duas categorias: matérias-primas naturais e matérias-primas sintéticas.
(1) matérias-primas refratárias naturais
As matérias-primas minerais naturais ainda constituem a principal fonte de recursos. Os minerais encontrados na natureza são compostos pelos elementos que os constituem. Atualmente, está comprovado que a quantidade total de oxigênio, silício e alumínio representa cerca de 90% do total de elementos na crosta terrestre, e os minerais de óxido, silicato e aluminossilicato apresentam vantagens significativas, constituindo reservas muito vastas de matérias-primas naturais.
A China possui abundantes recursos de matérias-primas refratárias, de grande variedade. Magnesita, bauxita, grafite e outros recursos podem ser considerados os três pilares das matérias-primas refratárias da China; magnesita e bauxita possuem grandes reservas e são de alta qualidade; argila refratária de excelente qualidade, sílica, dolomita, dolomita magnesiana, olivina magnesiana, serpentina, zircão e outros recursos são amplamente distribuídos.
As principais variedades de matérias-primas naturais são: sílica, quartzo, diatomita, cera, argila, bauxita, cianita, magnesita, dolomita, calcário, magnesita, olivina, serpentina, talco, clorita, zircão, plagiozircão, perlita, ferro-cromo e grafite natural.
Seis. De acordo com a composição química, as matérias-primas refratárias naturais podem ser divididas em:
Silicioso: como sílica cristalina, areia de quartzo, sílica cimentada, etc.;
② semi-silicioso (filachita, etc.)
③ Argila: como argila dura, argila mole, etc.; Combinar argila e clínquer de argila
(4) Alto teor de alumínio: também conhecido como jade, como bauxita rica, minerais de sillimanita;
⑤ Magnésio: magnesita;
⑥ Dolomita;
⑦ Cromita [(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3];
Zircão (ZrO2·SiO2).
As matérias-primas naturais geralmente contêm mais impurezas, a composição é instável, o desempenho varia muito, apenas algumas matérias-primas podem ser usadas diretamente, a maioria delas precisa ser purificada, classificada ou mesmo calcinada para atender aos requisitos de produção de materiais refratários.
(2) matérias-primas sintéticas resistentes ao fogo
Os tipos de minerais naturais utilizados como matéria-prima são limitados e, muitas vezes, não atendem aos requisitos de alta qualidade e tecnologia avançada para materiais refratários, que exigem alta tecnologia e são específicos para a indústria moderna. As matérias-primas refratárias sintéticas, por sua vez, permitem alcançar a composição e estrutura químico-mineral pré-definidas, apresentando textura pura, estrutura densa e composição química facilmente controlável, o que garante qualidade estável e possibilita a fabricação de diversos materiais refratários avançados. São a principal matéria-prima para materiais refratários modernos de alta tecnologia e especialização. O desenvolvimento de materiais refratários sintéticos tem sido muito rápido nas últimas duas décadas.
As principais matérias-primas refratárias sintéticas são espinélio de magnésio e alumínio, mulita sintética, magnésia de água do mar, cordierita de magnésio sintética, coríndon sinterizado, titanato de alumínio, carbeto de silício, entre outras.
Data da publicação: 19 de maio de 2023
