מהם ששת חומרי הגלם הנפוצים ביותר עבור חסיני אש?

חומרי גלם עקשן מתייחסים לחומרים הדרושים לייצור מוצרים עקשן. זהו הבסיס לייצור חומרים עקשן. רוב חומרי הגלם העמידים הם מינרלים טבעיים (כגון חימר עקשן, בוקסיט גבוה, סיליקה, עפרות כרום, מגנזיט, דולומיט, אוליבין מגנזיום, זירקוניט, קיאניט, סילימניט, אנדלוסיט ועוד). עם השיפור המתמשך של דרישות הביצועים המקיפות של חומרים עקשניים, בייצור של חומרים עקשניים, נעשה שימוש יותר ויותר בחומרי גלם תעשייתיים וחומרי גלם סינתטיים (כגון אלומינה תעשייתית, מולליט סינתטי, סיבים עקשן מלאכותיים, כדורים חלולים חסיני עקשן מלאכותיים וכו' .). האיכות והעלות של מוצרים עקשן תלויים במידה רבה בבחירה נכונה ובשימוש רציונלי בחומרי גלם.
חומרי גלם עקשן על פי תכונות כימיות ניתן לחלק לחומרי גלם חסיני חומצה, חומרי גלם עקשן אלקליין וחומרי גלם עקשן ניטרליים; על פי המקור ניתן לחלק לחומרי גלם מינרליים טבעיים וחומרי גלם סינתטיים; בנסיבות רגילות, חומרי הגלם לייצור חומרי עקשן מחולקים לחומרי גלם עיקריים וחומרי גלם נלווים.
חומרי גלם לייצור מוצרים עקשן, בין אם חומרי גלם מינרליים טבעיים ובין אם חומרי גלם סינתטיים, חייבים להיות בעלי עמידות גבוהה מספיק מבחינה מינרלוגית לייצור מוצרים; מנקודת המבט של הטכנולוגיה, הוא אמור להיות מסוגל לעמוד בדרישות הבסיסיות של הטכנולוגיה; מנקודת המבט של הביצועים של המוצר המיוצר איתו, הוא אמור להיות מסוגל לעמוד בביצועים של המוצר, במיוחד בדרישות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה.
חומרי גלם עקשן מחולקים בדרך כלל לחומרי גלם עקשניים מאלומיניום-סיליקון (סיליקוס, חימר, אלומיניום גבוה וכו'), חומרי גלם עקשן אלקליין, חומרי גלם עקשנים לבידוד תרמי וחומרי גלם עקשניים אחרים.
ראשית, חומרי גלם סיליקטיים
בשל השפעת הנפח של גרסאות קוורץ, לבני סיליקה מיוצרות גם ישירות מסיליקה, שהוא כינוי כללי לקוורץ גנג, קוורץ, צור ואבן חול. המרכיב העיקרי של סיליקה הוא SiO2, והאחרים הם זיהומים. חומרי הגלם הסיליקטיים המשמשים בחומרי עקשן הם הריסות גבישיות וסיליקה מוצצת.

שנית, חומרי גלם חימר
Fireclay הוא חומר הגלם העיקרי לייצור של אלומיניום סיליקט עקשן, ודרישות עקשן שלו גבוהות מ-1580 מעלות צלזיוס של כל מיני חימר קשה, רך (חצי רך) חימר ופצלי חרס, המכונה ביחד פיירקל.
חימר טבעי הוא בדרך כלל עפרת חרסית בעיקר קאוליניט (Al2O3 2SiO2 2H2O) כמרכיב העיקרי שלו, כלומר סיליקט המכיל מים כגוף עיקרי, ומעורבב עם קוורץ חופשי, פיריט, רוטיל ותרכובות אורגניות המורכבות מתערובת. רוב המינרלים הלא-הומוגניים הללו הם פיזור המורכב מחלקיקים בקוטר של פחות מ-1.2 מיקרומטר.
על פי היווצרות שונה של חימר, ניתן לחלק: חימר ראשוני וחימר משני. חימר ראשוני מתייחס להיווצרות חימר לאחר בליה של סלע האם (כגון ספטור פלד), שעדיין נותר במקומו. חימר משני, הידוע גם בשם חימר סחף, הוא החימר המועבר למקומות אחרים ולאחר מכן מושקע על ידי החימר המקורי בתנאים דינמיים טבעיים, עם גודל חלקיקים עדין, פיזור גדול וגמישות גבוהה.
לחימר העקשן המשמש בתעשיית העקשן יש בעיקר את שתי הקטגוריות הבאות.
① חימר קשה מאופיין ברקמה צפופה, קשיות גדולה, חלקיקים עדינים במיוחד, מים לא קלים לפיזור, והפלסטיות נמוכה מאוד. חימר כאלה הם בדרך כלל אפור בהיר, לבן או אפור במראה. שבר דמוי מעטפת, למשטח כלשהו יש תחושה של חלקות, קל לשבור לחתיכות.
② חימר רך (חצי רך) הוא לרוב גוש, רקמה רכה וגמישות טובה. צבעו של חימר זה משתנה מאוד בגלל הסוגים והתכולות השונות של זיהומים. מאפור לאפור כהה לשחור; חלקם סגולים, אדומים חיוורים או לבנים.
שלישית, חומרי גלם אלומיניום גבוהים
(1) בוקסיט
באוקסיט הוא חומר הגלם העיקרי לייצור קורונדום חום, וקלינקר אלומיניום גבוה עם תכולת Al2O3 של 88%90% הוא חומר הגלם העיקרי של קורונדום תת-לבן. ייצור קורונדום לבן, קורונדום צפוף ואלומינה אחרת כחומרי גלם. בוקסיט ידוע גם בתור בוקסיט גבוה או בוקסיט, המינרלים העיקריים הם דיאספורה (Al2O3 H2O) וטריהידראט (Al2O33H2O).

לסין יש עתודות עצומות של בוקסיט: הוא מיוצר משנשי, הביי ושאנדונג מצפון לנהר הצהוב, דרך הנאן וגואנגשי במרכז סין, ועד לגוויג'ואו ויונאן בדרום מערב. נכון לעכשיו, אזורי הייצור העיקריים של קלינקר בוקסיט גבוה הם Shanxi, Henan ו- Guizhou. ישנם גם כמה מכרות קטנים יותר בפיתוח בהונאן. המינרלים העיקריים של הבוקסיט בסין הם הידרובאוקסיט, בוהמיט, קאוליניט ופירופיליט, אותם ניתן לחלק לשלושה סוגים לפי הרכב המינרלים שלו: סוג הידרובאוקסיט-קאוליניט (DK); סוג בוהמסטון-קאוליניט (BK); סוג הידרובאוקסיט-פירופיליט (DP). נכון לעכשיו, בוקסיט מסוג DK הוא הנפוץ ביותר, קלינקר בוקסיט מסוג DK מחולק ל-S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ וכן הלאה לפי תכולת ה-Al2O3 שלו.
(2) קורונדום מרוכז וקורונדום מותך
ייצור מלאכותי של קורונדום הוא שימוש באלומינה תעשייתית או בוקסיט גבוה כחומר הגלם העיקרי, הנמס בכבשן הקשת לייצור. בנוסף, ניתן להשיג אלומינה צלחת קורונדום בשיטת סינטר. שיטה זו עדיין מבוססת על אבקת תחמוצת אלומיניום תעשייתית כחומר הגלם העיקרי, באמצעות הסתיידות, שחיקה עדינה, יצירת כדורים ושריפה. שיטה זו קשה לייצור טכנולוגיה, אך למוצר חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה חזקה ויציבות זעזועים תרמית טובה. מה שנקרא "קורונדום תת-לבן" הוא למעשה קורונדום מתמזג חשמלי צפוף המבוסס על בוקסיט גבוה, תכולת Al2O3 גדולה מ-98%, הנקבוביות לכאורה היא פחות מ-4%; הוא עשוי מבוקסיט גבוה על ידי התכת אלקטרו בתנאי אטמוספירה מפחיתים ובתנאים מבוקרים. גביש קורונדום הוא גרגירי, בדרך כלל 115 מ"מ; הזיהומים העיקריים הם רוטיל, אלומיניום טיטנאט והתמיסה המוצקה שלו.

(3) מולייט
Mullite הוא חומר עקשן עם שלב גבישי 3Al2O32SiO2 כמרכיב העיקרי שלו. מולליט מתחלק למוליט טבעי ולמוליט סינטטי. מוליט טבעי הוא נדיר והוא בדרך כלל סינטטי. מולייט יציב מבחינה כימית ואינו מסיס בחומצה הידרופלואורית. יש לו תכונות תרמיות טובות בטמפרטורה גבוהה ובטמפרטורה גבוהה, כך שלמוליט הסינטטי ומוצריו יש את היתרונות של צפיפות וטוהר גבוהים, חוזק מבני בטמפרטורה גבוהה, קצב זחילה נמוך בטמפרטורה גבוהה, קצב התפשטות תרמית נמוך, עמידות בפני שחיקה כימית חזקה, תרמית. עמידות בפני זעזועים וכן הלאה.
(4) מינרלים מקבוצת סילימניט
מינרלים מקבוצת סילימניט כוללים ציאניט, אנדלוסיט, סילימניט, הידוע בכינויו "שלוש אבנים". ההרכב הכימי של שלוש האבנים זהה, אך מבנה הגביש שונה, והוא גביש הומוגני. מחוממים לטמפרטורה גבוהה, מומרים למוליט, ויוצרים כמות קטנה של SiO2 מותכת, תוך כדי הרחבת נפח.

בשל הגודל השונה של הרחבת חימום שלושת האבנים, הניצול הישיר שלה אינו זהה. בשל שינוי הנפח הקטן של האנדלוסיט, בין אם הוא משמש לייצור לבנים או כתוסף, הוא משמש ישירות כחומר גלם. סילימניט וקיאניט מתווספים לרוב למרכיבים בצורה של חומרי התפשטות, במיוחד עבור חומרים עקשנים אמורפיים. ומשמש לייצור לבנים חייב להיות calciner clinker, במיוחד קיאניט חייב להיות calcined חומר בוגר.
רביעית, חומרי גלם עקשן אלקליין
4.1 חומר גלם מגנזיום
(1) מגנזיט
ישנם שני סוגים עיקריים של מגנזיט בסין: מגנזיט גבישי ומגנזיט אמורפי. המגנזיט של סין מופץ בעיקר במחוזות ליאונינג ושאנדונג, הטומאה העיקרית של מגנזיט היא טלק, יש גם כמה מגנזיט המכילים CaO גבוה, ואחריו המינרל דולומיט, המגנזיט של סין לפי ההרכב הכימי יכול להיות מסווג כ-S, I, II , III, IV חמש דרגות, רק דרגות S ו-I משמשות להסתיידות של לבני מגנזיט.
מגנזיה בטוהר גבוה מוכנה על ידי שני שלבים ציפה ושני שלבים calcination. מגנזיה בטוהר גבוה שהוכן בשיטה זו יכולה לשמש כחומר גלם לפיתוח מגוון מוצרים חסיני אש בביצועים גבוהים.
(2) מינרלים אחרים המכילים מגנזיום
הרכב המינרלים העיקרי של מוצרי מגנזיום אוליבין בחומרים עקשניים מגנזיום הוא אוליבין מגנזיום (2MgO·SiO2) ומגנזיט מעוקב (MgO). מוצר זה מאופיין בעמידות חזקה לתחמוצת ברזל מותכת ויציבות זעזועים תרמית טובה יותר מלבני מגנזיה רגילות. חומרי הגלם העיקריים לייצור מוצר זה הם פרידוטיט וסרפנטין.
4.2 חומרי גלם דולומטיים
דולומיט הוא חומר גלם עקשן המורכב בעיקר ממלחים כפולים של מגנזיום קרבונט (MgCO3) וסידן פחמתי (CaCO3). הנוסחה הכימית שלו היא CaMg(CO3)2 או MgCO3 CaCO3, וההרכב התיאורטי שלו הוא CaO3 0.41%, MgO2 1.87% ו-CO2 47.72%. CaO/MgO=1.39, הקשיות היא 3.54.
הדולומיט בסין עשיר בחומרי גלם, תפוצה רחבה וטהור יחסית. ישנן שמורות בשפע באזור Dashiqiao שבמחוז ליאונינג. שאנדונג, הוביי, שאאנשי, גואנגשי, גאנסו, ג'יאנגשי, אנהוי, סצ'ואן, יונאן, הונאן ומחוזות אחרים עשירים במשאבי מינרלים. גוף העפר קשור לעתים קרובות לאבן גיר ומגנזיט.
5. חומרי גלם למוצרי זירקוניום
(1) אבן זירקון
זירקון (ZrO2·SiO2 או ZrSiO4) הוא חומר הגלם העיקרי לייצור מוצרי זירקון ומוצרי זירקון, ומקורו של זירקון בסין הוא מחוז היינאן. הוא נמצא במחוז גואנגדונג, האזור האוטונומי גואנגשי ג'ואנג, מחוז שאנדונג, מחוז פוג'יאן ומחוז טייוואן.
ההרכב התיאורטי של זירקון הוא ZrO2 67.01% ו-SiO2 32.99%. לעתים קרובות הוא מכיל TiCfe ותחמוצות אחרות של אדמה נדירה, אשר, בשל נוכחותם של יסודות אלה, הופכות אותו לרדיואקטיבי בדרגות שונות. לכן, בעת שימוש בחומר גלם זה לייצור מוצרים, צריכים להיות אמצעי הגנה נחוצים.

לזירקון מוליכות תרמית נמוכה של 3.72W/(mK) ב-201000 מעלות. גם מקדם ההתפשטות של זירקון נמוך בהשוואה לגבישים אחרים, 4.6X10-6 מעלות ב-1000 מעלות, ומקדם ההתפשטות של הגביש הבודד שלו בשני הכיוונים של הציר הראשי האנכי והמקביל (ציר C) הבדל גדול. לזירקון יש אינרטיות כימית גבוהה וקשה להגיב עם חומצה. מגיב עם נמס זכוכית במידה פחותה, הוא משמש לעתים קרובות במטלורגיה ותעשיית זכוכית עקשן.
(2) plagiozircon
זירקון טבעי (ZrO2) הוא לעתים קרובות גושים לא סדיר, שחור, חום, צהוב או חסר צבע. ישנם מעט גופי עפרות זירקון בעלי נטייה טבעית בסין. ZrO2 המשמש בתעשייה הוא חומר גלם כימי, שהוא אבקה לבנה או צהבהבה המתקבלת בשיטה כימית מזירקון (ZrO2·SiO2).
ל-ZrO2 טהור יש שלוש צורות גבישיות בלחץ אטמוספרי: שלבים מונוקליניים, טטראגונליים וקוביים מטמפרטורה נמוכה לגבוהה.
ZrO2 יציב, על פי מידת היציבות שלו, ישנן נקודות ZrO2 יציבות חלקית ונקודות ZrO2 יציבות לחלוטין, מכיוון שמקדם ההתפשטות התרמית ZrO2 היציב לחלוטין גדול יותר, יציבות ההלם התרמית שלו אינה טובה כמו היציבה החלקית, כך שהאחרון הוא בדרך כלל משמש לייצור קרמיקה וחומרי התקשות עקשן.
(3) זירקוניום דה סיליקון
בייצור עקשן יצוק זירקוניום קורונדום (AZS) בחו"ל, בנוסף לשימוש בתרכיז זירקון, מתווספת כמות מסוימת של חומרי גלם "זירקוניום מסולסל", שמטרתם: ראשית, התאמת וייצוב הנוסחה. ; השני הוא לשפר ולייעל את ביצועי המוצר.
(4) זירקוניום קורונדום מולליט
חומרי הגלם המקוריים הם אלומינה תעשייתית, קאולין וזירקוניט, הנטחנים דק ומעורבבים בצורה אחידה, כדור לחץ חצי יבש ומסולסל ב-3001700 מעלות לייצור חומר זה. התוצאות מראות כי הגדלת תכולת הזירקון מובילה להגברת טמפרטורת הסינטר, הפחתת הכיווץ הכולל והגדלת הנקבוביות הסגורה. תגובות אלו גורמות למולליט של קורונדום זירקון מחוטא בעל צפיפות וחוזק גבוהים יותר ויציבות עמידות בפני זעזועים תרמיים טובים יותר.

6. חומרי גלם למוצרי כרום
אחד מחומרי הגלם העיקריים לייצור חומרי עקשן של כרום (לבני כרום, לבני כרום מגנזיה, לבני כרום מגנזיה) הוא עפרות כרום או כרומיט. כרומיט הוא תערובת של מגוון מינרלים, מכיוון שהרכב המינרלים שלו משתנה מאוד, מבחינת הרכב כימי ותכונות פיזיקליות השינוי הוא גם גדול. הוא מורכב בדרך כלל ממינרלי גנגה עם גרגירים כרומיים. מינרלים אלה הם בדרך כלל סיליקטים מגנזיום, כגון סרפנטין, מגנזיום אוליבין ואוליבין. בנוסף ל-Cr2O3 בכרומיט, ישנם גם Al2O3, Fe2O3 ו-MgO, כרומיט כללי, בשל נוכחותם של מגנזיום וברזל, המתבטאים לרוב כ- (Mg, Fe) Cr2O3.
האמור לעיל הם חומרי גלם עקשן נפוץ, עם החדשנות של טכנולוגיית עקשן, סוגי חומרי הגלם מגוונים יותר, במיוחד בשנים האחרונות, בגלל בעיות סביבתיות ושורה של סיבות כמו משאבי עפרות גלם, וממשיכים להתפתח טוב יותר ביצועים של חומרים סינתטיים מלאכותיים וחומרי גלם מתחדשים משאבים ידידותיים יותר לסביבה (כגון פרוסיליקון ניטריד, ת'רון וכו').