Огнеупорное сырье

ОГНЕУПОРНОЕ СЫРЬЁ (а. refractory materials; н. feuerfeste Rohstoffe, Feuerfeststoffe; ф. produits refractaires; и. materia prima refractaria) - горные породы, используемые для изготовления огнеупорных изделий, сохраняющих свою механическую прочность, форму и размер при воздействии высоких температур. 

Огнеупорность определяется "методом пироскопов" (методом конуса Зейгера). Из испытуемого материала изготовляется стандартный конус, который вместе со стандартными пироскопами — пирамидами, имеющими ту же форму, помещаются в печь. За огнеупорность принимается показатель того пироскопа, совместно с которым испытуемый конус, наклоняясь в результате размягчения, коснулся вершиной подставки. Огнеупорность выражается через температуру (°С). Советские пироскопы имеют шкалу, в десять раз меньшую, чем температура, при которой пироскоп вершиной касается подставки. За рубежом конусы Зейгера имеют условную нумерацию.

В зависимости от температуры огнеупорности огнеупорные материалы делятся на огнеупорные (температура размягчения 1580-1770°С), высокоогнеупорные (1770-2000°С) и высшей огнеупорности (выше 2000°С).

По химико-минеральному составу выделяют кремнезёмистые, алюмосиликатные, магнезиальные, хромистые, углеродистые, цирконистые, карбидные и нитридные, оксидные огнеупорные материалы Кремнезёмистые огнеупорные материалы — динас и кварцевое стекло; динас изготовляют из кварцевых пород (кварцитов, кварцевого песка, халцедона) на известковой связке (2-3%). По ГОСТ 9854-81 "Кварциты кристаллические для производства динасовых изделий" содержание SiO₂ должно быть не менее 97%; Al₂О₃ не более 1,6%; Fe₂О₃ не более 0,7. Динасовые изделия составляют около 50% всех огнеупорных изделий, используемых металлургической промышленностью. Алюмосиликатные огнеупорные материалы — полукислые, шамотные и высокоглинозёмистые огнеупорные материалы, изготовляемые из огнеупорных каолинитовых глин и каолинов, иногда с примесью маложелезистых бокситов. В эти глины всегда добавляется отощающая добавка, преимущественно шамот (предварительно обожжённая до потери пластичности раздробленная глина); как правило, они содержат 22-42% Al₂О₃ и не более 1,2-5,5% FeO. Высокоглинозёмистые шамотные изделия изготовляются из каолинитовых глин с добавкой глинозёма или из бокситов с невысоким содержанием Al₂О₃ и TiO₂. Могут быть использованы диаспоровые и кианитовые руды, андалузит, силлиманит и др. На долю алюмосиликатных огнеупорных изделий приходится около 70% от всех выпускаемых огнеупоров. Магнезиальные огнеупорные материалы — магнезитовые (периклазовые), доломитовые, форстеритовые и шпинелевые. Для производства огнеупорного материала этого типа используют магнезит, доломит, брусит и магнезиально-силикатные породы — серпентинит, оливинсодержащие породы (перидотит, пироксенит), дунит, тальк с добавкой магнезита. Огнеупоры, изготовленные из магнезиально-силикатных пород, называются форстеритовыми. Хромитовые огнеупорные материалы — хромитовые, хромомагнезитовые и магнезитохромитовые. Для производства этих огнеупоров используется хромит в естественном или переработанном виде. Хромовые руды должны содержать не менее 32% Cr₂О₃. Чаще используются хромовые руды для производства огнеупоров с добавкой магнезитового порошка 40-50%. Углеродистые огнеупорные материалы — графитовые и коксовые. Графит служит высокоогнеупорной отощающей добавкой в керамические массы при производстве плавильных тиглей и используется для приготовления противопригарной присыпки сырых литейных форм. Цирконовые огнеупорные материалы — бадделиитовые и циркониевые. Карбидные и нитридные — карборундовые и пр. Оксидные — оксидные специальные.

Огнеупорные материалы используются в виде изделий (кирпич, фасонные и крупноблочные изделия) и неформованных материалов (мертелей — порошкообразных масс различной степени измельчения, пластичных масс и жидких смесей). Четыре вида огнеупорных материалов (углеродистые, цирконовые, карбидные и нитридные, оксидные) используются в очень небольших количествах.

Огнеупорные изделия изготовляются различными способами: пилением из естественных горных пород, литьём, пластичным формованием, прессованием, трамбованием, плавлением. По способу термической обработки огнеупорные изделия могут быть безобжиговые, обжиговые и плавленные. Требования промышленности в основном предъявляются не к огнеупорным материалам, а к огнеупорным изделиям.

Огнеупорные материалы применяются при кладке промышленных печей для получения и плавки металлов, получения кокса, обжига цемента, энергетических установок и других теплотехнических агрегатов. Большую часть огнеупорных материалов (около 60%) потребляет чёрная и цветная металлургия. Общее потребление огнеупорных материалов, отнесённое к 1 т выплавляемой стали, колеблется в разных странах от 25 до 100 кг.