ما هي المواد الخام الستة الأكثر استخداما في الحراريات؟

تشير المواد الخام المقاومة للحرارة إلى المواد اللازمة لإنتاج المنتجات المقاومة للحرارة. وهو الأساس لإنتاج المواد المقاومة للحرارة. معظم المواد الخام المقاومة للحرارة هي معادن طبيعية (مثل الطين الحراري، البوكسيت العالي، السيليكا، خام الكروم، المغنسيت، الدولوميت، أوليفين المغنيسيوم، الزركونيت، الكيانيت، السليمانيت، الأندلوسيت، إلخ). مع التحسين المستمر لمتطلبات الأداء الشامل للمواد المقاومة للحرارة، يتم أيضًا استخدام المواد الخام الصناعية والمواد الخام الاصطناعية بشكل متزايد في إنتاج المواد المقاومة للحرارة (مثل الألومينا الصناعية، والموليت الاصطناعي، والألياف المقاومة للحرارة الاصطناعية، والكرات المجوفة المقاومة للحرارة الاصطناعية، وما إلى ذلك). .). تعتمد جودة وتكلفة المنتجات الحرارية إلى حد كبير على الاختيار الصحيح والاستخدام الرشيد للمواد الخام.
يمكن تقسيم المواد الخام المقاومة للحرارة وفقًا للخصائص الكيميائية إلى مواد خام حرارية حمضية ومواد خام قلوية حرارية ومواد خام حرارية محايدة؛ وفقا للمصدر يمكن تقسيمها إلى المواد الخام المعدنية الطبيعية والمواد الخام الاصطناعية؛ في الظروف العادية، تنقسم المواد الخام لإنتاج المواد المقاومة للحرارة إلى مواد خام رئيسية ومواد خام مساعدة.
يجب أن تتمتع المواد الخام المستخدمة في إنتاج المنتجات المقاومة للحرارة، سواء كانت مواد خام معدنية طبيعية أو مواد خام اصطناعية، بدرجة حرارية عالية بدرجة كافية من وجهة نظر معدنية لإنتاج المنتجات؛ من وجهة نظر التكنولوجيا، ينبغي أن تكون قادرة على تلبية المتطلبات الأساسية للتكنولوجيا؛ من وجهة نظر أداء المنتج المصنوع منه، ينبغي أن يكون قادرًا على تلبية أداء المنتج، وخاصة متطلبات الأداء في درجات الحرارة العالية.
تنقسم المواد الخام المقاومة للحرارة عادة إلى مواد خام حرارية من الألومنيوم والسيليكون (سيليسي، طين، ألومنيوم عالي، إلخ)، مواد خام قلوية حرارية، مواد خام حرارية عازلة للحرارة ومواد خام حرارية أخرى.
أولا، المواد الخام السيليكية
نظرًا للتأثير الحجمي لمتغيرات الكوارتز، يتم تصنيع طوب السيليكا أيضًا مباشرة من السيليكا، وهو مصطلح عام للكوارتز الشوائب والكوارتزيت والصوان والحجر الرملي. المكون الرئيسي للسيليكا هو SiO2، والباقي عبارة عن شوائب. المواد الخام السيليسية المستخدمة في الحراريات هي الركام البلوري والسيليكا الأسمنتية.

ثانيا، المواد الخام الطينية
يعتبر الطين الناري هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج حراريات سيليكات الألومنيوم، ومتطلبات حرارياته أعلى من 1580 درجة مئوية لجميع أنواع الطين الصلب والطين الناعم (شبه الناعم) والصخر الطيني، والتي يشار إليها مجتمعة باسم الطين الناري.
عادة ما يكون الطين الناري الطبيعي خامًا من الطين بشكل رئيسي الكاولينيت (Al2O3 2SiO2 2H2O) كمكون رئيسي له، أي السيليكات المحتوية على الماء كجسم رئيسي، وممزوج بالكوارتز الحر والبيريت والروتيل. والمركبات العضوية المكونة من خليط. معظم هذه المعادن غير المتجانسة عبارة عن مشتتات تتكون من جزيئات يقل قطرها عن 1.2 ميكرومتر.
وفقا لتكوين مختلفة من الطين يمكن تقسيمها إلى: الطين الأولي والطين الثانوي. يشير الطين الأولي إلى تكوين الطين بعد تجوية الصخور الأم (مثل الفلسبار)، والتي لا تزال في مكانها. الطين الثانوي، المعروف أيضًا باسم الطين المنجرف، هو الطين المنقول إلى أماكن أخرى ثم يتم ترسيبه بواسطة الطين الأصلي في ظل ظروف ديناميكية طبيعية، بحجم جسيمات دقيق، وتشتت كبير، ولدونة عالية.
يحتوي الطين الحراري المستخدم في صناعة الحراريات بشكل أساسي على الفئتين التاليتين.
① يتميز الطين الصلب بأنسجة كثيفة، وصلابة كبيرة، وجزيئات دقيقة للغاية، وليس من السهل تشتيت الماء، واللدونة منخفضة جدًا. عادةً ما يكون لون هذه الأنواع من الطين رماديًا فاتحًا أو أبيضًا مصفرًا أو رماديًا. كسر يشبه الصدفة، بعض الأسطح لديها شعور بالنعومة، وسهلة الكسر إلى قطع.
② الطين الناعم (شبه الناعم) غالبًا ما يكون ممتلئًا وأنسجة ناعمة ولدونة جيدة. ويختلف لون هذا الطين بشكل كبير بسبب اختلاف أنواع الشوائب ومحتوياتها. من الرمادي إلى الرمادي الداكن إلى الأسود؛ بعضها أرجواني أو أحمر شاحب أو أبيض.
ثالثا، المواد الخام عالية الألومنيوم
(1) البوكسيت
البوكسيت هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج اكسيد الالمونيوم البني، وكلنكر الألمنيوم العالي الذي يحتوي على نسبة Al2O3 بنسبة 88٪ 90٪ هو المادة الخام الرئيسية لأكسيد الالمونيوم تحت الأبيض. إنتاج اكسيد الالمونيوم الأبيض والكوراندوم الكثيف والألومينا الأخرى كمواد خام. يُعرف البوكسيت أيضًا باسم البوكسيت العالي أو البوكسيت، والمعادن الرئيسية هي الشتات (Al2O3 H2O) وثلاثي الهيدرات (Al2O33H2O).

تمتلك الصين احتياطيات هائلة من البوكسيت: يتم إنتاجه من شانشي وخبي وشاندونغ شمال النهر الأصفر، عبر خنان وقوانغشي في وسط الصين، إلى قويتشو ويوننان في الجنوب الغربي. في الوقت الحاضر، مناطق الإنتاج الرئيسية للكلنكر عالي البوكسيت هي شانشي وخنان وقويتشو. هناك أيضًا بعض المناجم الصغيرة قيد التطوير في هونان. المعادن الرئيسية للبوكسيت في الصين هي الهيدروبوكسيت والبوهميت والكاولينيت والبيروفيليت، والتي يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع وفقًا لتركيبها المعدني: نوع الهيدروبوكسيت-الكاولينيت (DK)؛ نوع البوهمستون-الكاولينيت (BK)؛ نوع الهيدروبوكسيت-بيروفيلايت (DP). في الوقت الحاضر، البوكسيت من نوع DK هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، وينقسم كلنكر البوكسيت من النوع DK إلى S، Ⅰ، ⅡA، ⅡB، Ⅲ وما إلى ذلك وفقًا لمحتوى Al2O3 الخاص به.
(2) اكسيد الالمونيوم الملبد والكوراندوم المنصهر
الإنتاج الاصطناعي لأكسيد الألمونيوم هو استخدام الألومينا الصناعية أو البوكسيت العالي كمواد خام رئيسية، ويتم صهره في فرن القوس لإنتاجه. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول على لوحة أكسيد الألمونيوم عن طريق طريقة التلبيد. لا تزال هذه الطريقة تعتمد على مسحوق أكسيد الألومنيوم الصناعي باعتباره المادة الخام الرئيسية، من خلال التكليس والطحن الدقيق وتشكيل الكرة والحرق. هذه الطريقة صعبة لإنتاج التكنولوجيا، ولكن المنتج لديه قوة عالية، ومقاومة قوية للتآكل واستقرار جيد للصدمات الحرارية. إن ما يسمى بـ "اكسيد الالمونيوم شبه الأبيض" هو في الواقع اكسيد الالمونيوم المنصهر كهربائيًا كثيفًا يعتمد على البوكسيت العالي، ومحتوى Al2O3 أكبر من 98٪، والمسامية الظاهرة أقل من 4٪؛ وهي مصنوعة من البوكسيت العالي عن طريق الصهر الكهربائي في ظل ظروف جوية مخففة ومراقبة. كريستال اكسيد الالمونيوم حبيبي، بشكل عام 115 ملم؛ الشوائب الرئيسية هي الروتيل، تيتانات الألومنيوم ومحلولها الصلب.

(3) موليت
الموليت عبارة عن مادة حرارية تحتوي على الطور البلوري 3Al2O32SiO2 كمكون رئيسي لها. ينقسم الموليت إلى موليت طبيعي وموليت صناعي. الموليت الطبيعي نادر وهو اصطناعي بشكل عام. الموليت مستقر كيميائيا وغير قابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك. إنه يتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة لدرجة الحرارة العالية وخصائص حرارية عالية الحرارة، وبالتالي فإن الموليت الاصطناعي ومنتجاته يتمتع بمزايا الكثافة العالية والنقاء، والقوة الهيكلية العالية في درجة الحرارة، ومعدل زحف منخفض لدرجة الحرارة العالية، ومعدل تمدد حراري منخفض، ومقاومة قوية للتآكل الكيميائي، والحرارة. مقاومة الصدمات وما إلى ذلك.
(4) معادن مجموعة السليمانيت
تشمل معادن مجموعة السليمانيت السيانيت والأندلوسيت والسيليمانيت، والمعروفة باسم "الأحجار الثلاثة". التركيب الكيميائي للأحجار الثلاثة هو نفسه، ولكن التركيب البلوري مختلف، وهي بلورة متجانسة. يتم تسخينها إلى درجة حرارة عالية، وتحويلها إلى موليت، وتوليد كمية صغيرة من SiO2 المنصهر، بينما يصاحبها توسع في الحجم.

نظرًا للحجم المختلف لتوسعة التسخين المكونة من ثلاثة أحجار، فإن استخدامها المباشر ليس هو نفسه. نظرًا للتغير البسيط في حجم الأندلوسيت، سواء تم استخدامه لصنع الطوب أو كمادة مضافة، فإنه يتم استخدامه مباشرة كمواد خام. غالبًا ما يتم إضافة السيليمانيت والكيانيت إلى المكونات على شكل عوامل تمدد، خاصة بالنسبة للمواد المقاومة للحرارة غير المتبلورة. ويستخدم في صناعة الطوب الكلنكر المكلس، وخاصة الكيانيت ويجب أن يكون مادة ناضجة مكلسة.
رابعا، المواد الخام القلوية المقاومة للحرارة
4.1 المواد الخام المغنيسيوم
(1) المغنسيت
هناك نوعان رئيسيان من المغنسيت في الصين: المغنسيت البلوري والمغنسيت غير المتبلور. يتم توزيع المغنسيت الصيني بشكل رئيسي في مقاطعتي لياونينغ وشاندونغ، والشوائب الرئيسية للمغنسيت هي التلك، وهناك أيضًا بعض المغنسيت الذي يحتوي على نسبة عالية من CaO، يليه الدولوميت المعدني، ويمكن تصنيف المغنسيت الصيني وفقًا للتركيب الكيميائي إلى S، I، II ، III، IV خمس درجات، فقط S وI الصف يستخدم لتكليس الطوب المغنسيت.
يتم تحضير المغنيسيا عالية النقاء عن طريق التعويم على مرحلتين والتكليس على مرحلتين. يمكن استخدام المغنيسيا عالية النقاء المحضرة بهذه الطريقة كمواد خام لتطوير مجموعة متنوعة من المنتجات الحرارية عالية الأداء.
(2) معادن أخرى تحتوي على المغنيسيوم
التركيب المعدني الرئيسي لمنتجات أوليفين المغنيسيوم في المواد المقاومة للحرارة هو المغنيسيوم أوليفين (2MgO·SiO2) والمغنسيت المكعب (MgO). يتميز هذا المنتج بمقاومة قوية لأكسيد الحديد المنصهر وثبات أفضل للصدمات الحرارية مقارنة بطوب المغنيسيا العادي. المواد الخام الرئيسية لإنتاج هذا المنتج هي البريدوتيت والسربنتين.
4.2 المواد الخام الدولوميت
الدولوميت عبارة عن مادة خام حرارية تتكون أساسًا من أملاح مزدوجة من كربونات المغنيسيوم (MgCO3) وكربونات الكالسيوم (CaCO3). صيغته الكيميائية هي CaMg(CO3)2 أو MgCO3 CaCO3، وتركيبه النظري هو CaO3 0.41%، MgO2 1.87% وCO2 47.72%. CaO/MgO=1.39، الصلابة 3.54.
الدولوميت في الصين غني بالمواد الخام، وموزع على نطاق واسع، ونقي نسبيًا. هناك احتياطيات وفيرة في منطقة Dashiqiao بمقاطعة لياونينغ. شاندونغ وهوبي وشنشي وقوانغشي وقانسو وجيانغشي وآنهوي وسيتشوان ويوننان وهونان وغيرها من المقاطعات غنية بالموارد المعدنية. غالبًا ما يرتبط جسم الخام بالحجر الجيري والمغنسيت.
5. المواد الخام لمنتجات الزركونيوم
(1) حجر الزركون
الزركون (ZrO2·SiO2 أو ZrSiO4) هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج منتجات الزركون ومنتجات الزركون، ومنشأ الزركون في الصين هو مقاطعة هاينان. توجد في مقاطعة قوانغدونغ ومنطقة قوانغشي ذاتية الحكم لقومية تشوانغ ومقاطعة شاندونغ ومقاطعة فوجيان ومقاطعة تايوان.
التركيب النظري للزركون هو ZrO2 67.01% وSiO2 32.99%. وغالبًا ما يحتوي على TiCfe وغيره من أكاسيد الأتربة النادرة، والتي، بسبب وجود هذه العناصر، تجعله مشعًا بدرجات متفاوتة. لذلك، عند استخدام هذه المواد الخام لإنتاج المنتجات، يجب أن تكون هناك تدابير وقائية ضرورية.

يتمتع الزركون بموصلية حرارية منخفضة تبلغ 3.72 وات/(م ك) عند درجة حرارة 201000 درجة. كما أن معامل تمدد الزركون منخفض مقارنة بالبلورات الأخرى، 4.6X10-6 درجة عند 1000 درجة، كما أن معامل تمدد بلورته المنفردة في اتجاهي المحور الرئيسي الرأسي والمتوازي (C-axis) قد فرق كبير. يتمتع الزركون بخمول كيميائي عالي ويصعب التفاعل مع الحمض. يتفاعل مع الزجاج المصهور بدرجة أقل، وغالبًا ما يستخدم في حراريات صناعة المعادن والزجاج.
(2) بلاجيوزيركون
غالبًا ما يكون الزركون الطبيعي (ZrO2) متكتلًا بشكل غير منتظم، أو أسود، أو بني، أو أصفر، أو عديم اللون. هناك عدد قليل من أجسام خام الزركون الطبيعية المائلة في الصين. ZrO2 المستخدم في الصناعة هو مادة خام كيميائية، وهي عبارة عن مسحوق أبيض أو مصفر يتم الحصول عليه بطريقة كيميائية من الزركون (ZrO2·SiO2).
يحتوي ZrO2 النقي على ثلاثة أشكال بلورية عند الضغط الجوي: مراحل أحادية الميل ورباعية الزوايا ومكعبية من درجات الحرارة المنخفضة إلى المرتفعة.
ZrO2 المستقر، وفقًا لدرجة ثباته، هناك نقاط ZrO2 مستقرة جزئيًا ونقاط ZrO2 مستقرة تمامًا، نظرًا لأن معامل التمدد الحراري ZrO2 المستقر تمامًا أكبر، واستقرار الصدمة الحرارية ليس جيدًا مثل المستقر جزئيًا، لذلك يكون الأخير شائعًا تستخدم في صناعة السيراميك والمواد المقاومة للحرارة.
(3) الزركونيوم منزوع السيليكون
في تصنيع أكسيد الزركونيوم المصبوب المنصهر (AZS) في الخارج، بالإضافة إلى استخدام مركز الزركون، تتم إضافة كمية معينة من المواد الخام "الزركونيوم منزوع السيليكون"، والغرض منها هو: أولاً، ضبط الصيغة وتثبيتها ; والثاني هو تحسين أداء المنتج وتحسينه.
(4) موليت الزركونيوم اكسيد الالمونيوم
المواد الخام الأصلية هي الألومينا الصناعية والكاولين والزركونيت، والتي يتم طحنها جيدًا وخلطها بالتساوي، وكرة ضغط شبه جافة ومكلسة عند درجة حرارة 3001700 لإنتاج هذه المادة. أظهرت النتائج أن زيادة محتوى الزركون يؤدي إلى زيادة درجة حرارة التلبيد وتقليل الانكماش الكلي وزيادة المسامية المغلقة. هذه التفاعلات تجعل موليت الزركون الملبد يتمتع بكثافة وقوة أعلى وثبات أفضل في مقاومة الصدمات الحرارية.

6. المواد الخام لمنتجات الكروم
أحد المواد الخام الرئيسية لإنتاج حراريات الكروم (طوب الكروم، طوب مغنيسيا الكروم، طوب كروم مغنيسيا) هو خام الكروم أو الكروميت. الكروميت عبارة عن خليط من مجموعة متنوعة من المعادن، لأن تركيبته المعدنية تتقلب بشكل كبير، من حيث التركيب الكيميائي والتغير في الخواص الفيزيائية كبير أيضًا. وتتكون عادة من معادن الشوائب مع حبيبات الكروم. هذه المعادن الشوائب عادة ما تكون سيليكات المغنيسيوم، مثل السربنتين وأوليفين المغنيسيوم والأوليفين. بالإضافة إلى Cr2O3 في الكروميت، هناك أيضًا Al2O3 وFe2O3 وMgO، وهو كروميت عام، بسبب وجود المغنيسيوم والحديد، وغالبًا ما يتم التعبير عنه بـ (Mg, Fe) Cr2O3.
ما سبق هو مواد خام حرارية شائعة الاستخدام، مع ابتكار التكنولوجيا الحرارية، أصبحت أنواع المواد الخام أكثر تنوعًا، خاصة في السنوات الأخيرة، بسبب المشاكل البيئية وسلسلة من الأسباب مثل موارد الخام الخام، وتستمر في التطور بشكل أفضل أداء المواد الاصطناعية الاصطناعية والمواد الخام المتجددة أكثر صديقة للبيئة (مثل نيتريد الفيروسيليكون، ثيرون، وما إلى ذلك).