Quelles sont les six matières premières les plus couramment utilisées pour les réfractaires ?

Les matières premières réfractaires font référence aux matériaux nécessaires à la fabrication de produits réfractaires. C'est la base de la production de matériaux réfractaires. La plupart des matières premières réfractaires sont des minéraux naturels (tels que l'argile réfractaire, la haute bauxite, la silice, le minerai de chrome, la magnésite, la dolomite, l'olivine de magnésium, la zirconite, la cyanite, la sillimanite, l'andalousite, etc.). Avec l'amélioration continue des exigences de performance globales des matériaux réfractaires, dans la production de matériaux réfractaires, les matières premières industrielles et les matières premières synthétiques sont également de plus en plus utilisées (telles que l'alumine industrielle, la mullite synthétique, les fibres réfractaires artificielles, les billes creuses réfractaires artificielles, etc. .). La qualité et le coût des produits réfractaires dépendent dans une large mesure de la sélection correcte et de l'utilisation rationnelle des matières premières.
Les matières premières réfractaires selon leurs propriétés chimiques peuvent être divisées en matières premières réfractaires acides, matières premières réfractaires alcalines et matières premières réfractaires neutres ; Selon la source, on peut diviser les matières premières minérales naturelles et les matières premières synthétiques ; Dans des circonstances normales, les matières premières pour la production de matériaux réfractaires sont divisées en matières premières principales et matières premières auxiliaires.
Les matières premières pour la fabrication de produits réfractaires, qu'il s'agisse de matières premières minérales naturelles ou de matières premières synthétiques, doivent avoir un caractère réfractaire suffisamment élevé d'un point de vue minéralogique pour la fabrication de produits ; Du point de vue technologique, il devrait être capable de répondre aux exigences technologiques fondamentales ; Du point de vue des performances du produit fabriqué avec celui-ci, il doit être capable de répondre aux performances du produit, en particulier aux exigences de performances à haute température.
Les matières premières réfractaires sont généralement divisées en matières premières réfractaires aluminium-silicium (siliceuses, argile, haute teneur en aluminium, etc.), matières premières réfractaires alcalines, matières premières réfractaires d'isolation thermique et autres matières premières réfractaires.
Premièrement, les matières premières siliceuses
En raison de l'effet volumétrique des variantes de quartz, les briques de silice sont également fabriquées directement à partir de silice, terme général désignant le quartz de gangue, le quartzite, le silex et le grès. Le composant principal de la silice est le SiO2 et les autres sont des impuretés. Les matières premières siliceuses utilisées dans les réfractaires sont des gravats cristallins et de la silice cimentée.

Deuxièmement, les matières premières argileuses
L'argile réfractaire est la principale matière première pour la production de réfractaires au silicate d'aluminium et ses exigences en matière de caractère réfractaire sont supérieures à 1 580 degrés C pour toutes sortes d'argile dure, d'argile molle (semi-molle) et de schiste argileux, collectivement appelées argile réfractaire.
L'argile réfractaire naturelle est généralement un minerai d'argile principalement de la kaolinite (Al2O3 2SiO2 2H2O) comme composant principal, c'est-à-dire du silicate contenant de l'eau comme corps principal, et mélangé avec du quartz libre, de la pyrite et du rutile. et des composés organiques composés d'un mélange. La plupart de ces minéraux non homogènes sont des dispersions composées de particules de moins de 1,2 µm de diamètre.
Selon les différentes formations d’argile, elle peut être divisée en : argile primaire et argile secondaire. L'argile primaire fait référence à la formation d'argile après altération de la roche mère (comme le feldspath), qui reste encore en place. L'argile secondaire, également connue sous le nom d'argile dérivante, est l'argile transférée vers d'autres endroits puis déposée par l'argile d'origine dans des conditions dynamiques naturelles, avec une granulométrie fine, une grande dispersion et une plasticité élevée.
L'argile réfractaire utilisée dans l'industrie réfractaire comprend principalement les deux catégories suivantes.
① L'argile dure se caractérise par un tissu dense, une grande dureté, des particules extrêmement fines, l'eau n'est pas facile à disperser et la plasticité est très faible. Ces argiles sont généralement d’apparence gris clair, blanc cassé ou grise. Fracture en forme de coquille, certaines surfaces ont une sensation de douceur, faciles à briser en morceaux.
② L'argile molle (semi-molle) est souvent constituée de blocs, de tissus mous et d'une bonne plasticité. La couleur de cette argile varie considérablement en raison des différents types et teneurs en impuretés. Du gris au gris foncé en passant par le noir ; Certains sont violets, rouge pâle ou blancs.
Troisièmement, des matières premières à haute teneur en aluminium
(1) Bauxite
La bauxite est la principale matière première pour la production de corindon brun, et le clinker à haute teneur en aluminium avec une teneur en Al2O3 de 88 % à 90 % est la principale matière première du corindon subblanc. Production de corindon blanc, de corindon dense et d'autres alumines comme matières premières. La bauxite est également connue sous le nom de bauxite à haute teneur ou bauxite, les principaux minéraux sont la diaspore (Al2O3 H2O) et le trihydrate (Al2O33H2O).

La Chine possède de vastes réserves de bauxite : elle est produite du Shanxi, du Hebei et du Shandong au nord du fleuve Jaune, en passant par le Henan et le Guangxi au centre de la Chine, jusqu'au Guizhou et au Yunnan au sud-ouest. À l'heure actuelle, les principales régions productrices de clinker à haute teneur en bauxite sont le Shanxi, le Henan et le Guizhou. Il existe également quelques mines plus petites en cours de développement dans le Hunan. Les principaux minéraux de la bauxite en Chine sont l'hydrobauxite, la boehmite, la kaolinite et la pyrophyllite, qui peuvent être divisées en trois types selon leur composition minérale : de type hydrobauxite-kaolinite (DK) ; Type Boehmstone-kaolinite (BK); Type hydrobauxite-pyrophyllite (DP). À l'heure actuelle, la bauxite de type DK est la plus largement utilisée, le clinker de bauxite de type DK est divisé en S, Ⅰ, ⅡA, ⅡB, Ⅲ et ainsi de suite en fonction de sa teneur en Al2O3.
(2) corindon fritté et corindon fondu
La production artificielle de corindon consiste à utiliser de l'alumine industrielle ou à haute teneur en bauxite comme matière première principale, fondante dans le four à arc pour produire. De plus, l'alumine en plaque de corindon peut être obtenue par frittage. Cette méthode est toujours basée sur la poudre d'oxyde d'aluminium industrielle comme matière première principale, par calcination, broyage fin, formation de billes et cuisson. Cette méthode est difficile à produire, mais le produit présente une résistance élevée, une forte résistance à la corrosion et une bonne stabilité aux chocs thermiques. Le soi-disant « corindon sous-blanc » est en fait un corindon fondu électriquement dense à base de bauxite élevée, la teneur en Al2O3 est supérieure à 98 %, la porosité apparente est inférieure à 4 % ; Il est fabriqué à haute teneur en bauxite par électrofusion sous atmosphère réductrice et dans des conditions contrôlées. Le cristal de corindon est granulaire, généralement 115 mm ; Les principales impuretés sont le rutile, le titanate d'aluminium et sa solution solide.

(3) Mullite
La mullite est un matériau réfractaire dont la phase cristalline 3Al2O32SiO2 est son composant principal. La mullite est divisée en mullite naturelle et mullite synthétique. La mullite naturelle est rare et est généralement synthétique. La mullite est chimiquement stable et insoluble dans l'acide fluorhydrique. Elle possède de bonnes propriétés mécaniques et thermiques à haute température, de sorte que la mullite synthétique et ses produits présentent les avantages d'une densité et d'une pureté élevées, d'une résistance structurelle à haute température, d'un faible taux de fluage à haute température, d'un faible taux de dilatation thermique, d'une forte résistance à l'érosion chimique, thermique résistance aux chocs et ainsi de suite.
(4) minéraux du groupe sillimanite
Les minéraux du groupe sillimanite comprennent la cyanite, l'andalousite et la sillimanite, communément appelées « trois pierres ». La composition chimique des trois pierres est la même, mais la structure cristalline est différente et c'est un cristal homogène. Chauffées à haute température, elles sont converties en mullite, générant une petite quantité de SiO2 fondu, tout en s'accompagnant d'une expansion volumique.

En raison de la taille différente des trois extensions de chauffage en pierre, leur utilisation directe n'est pas la même. En raison du faible changement de volume de l'andalousite, qu'elle soit utilisée pour fabriquer des briques ou comme additif, elle est directement utilisée comme matière première. La sillimanite et la cyanite sont souvent ajoutées aux ingrédients sous forme d'agents d'expansion, notamment pour les matériaux réfractaires amorphes. Et utilisé pour fabriquer des briques, il faut du clinker calciné, en particulier de la cyanite, qui doit être un matériau mûr calciné.
Quatrièmement, les matières premières réfractaires alcalines
4.1 Matière première magnésium
(1) magnésite
Il existe deux principaux types de magnésite en Chine : la magnésite cristalline et la magnésite amorphe. La magnésite chinoise est principalement distribuée dans les provinces du Liaoning et du Shandong, la principale impureté de la magnésite est le talc, il existe également de la magnésite contenant une teneur élevée en CaO, suivie par la dolomite minérale, la magnésite chinoise selon la composition chimique peut être classée comme S, I, II , III, IV cinq grades, seuls les grades S et I sont utilisés pour la calcination de la brique de magnésite.
La magnésie de haute pureté est préparée par flottation en deux étapes et calcination en deux étapes. La magnésie de haute pureté préparée par cette méthode peut être utilisée comme matière première pour développer une variété de produits réfractaires de haute performance.
(2) Autres minéraux contenant du magnésium
La principale composition minérale des produits d'olivine de magnésium dans les matériaux réfractaires au magnésium est l'olivine de magnésium (2MgO·SiO2) et la magnésite cubique (MgO). Ce produit se caractérise par une forte résistance à l’oxyde de fer fondu et une meilleure stabilité aux chocs thermiques que la brique de magnésie ordinaire. Les principales matières premières pour la fabrication de ce produit sont la péridotite et la serpentine.
4.2 Matières premières dolomitiques
La dolomite est une matière première réfractaire composée principalement de sels doubles de carbonate de magnésium (MgCO3) et de carbonate de calcium (CaCO3). Sa formule chimique est CaMg(CO3)2 ou MgCO3 CaCO3, et sa composition théorique est CaO3 0,41 %, MgO2 1,87 % et CO2 47,72 %. CaO/MgO=1.39, la dureté est de 3,54.
La dolomite en Chine est riche en matières premières, largement distribuée et relativement pure. Il existe d'abondantes réserves dans la région de Dashiqiao, dans la province du Liaoning. Le Shandong, le Hubei, le Shaanxi, le Guangxi, le Gansu, le Jiangxi, l'Anhui, le Sichuan, le Yunnan, le Hunan et d'autres provinces sont riches en ressources minérales. Le corps minéralisé est souvent associé au calcaire et à la magnésite.
5. Matières premières pour produits en zirconium
(1) Pierre de zircone
Le zircon (ZrO2·SiO2 ou ZrSiO4) est la principale matière première pour la production de produits en zircon et de produits en zircon, et l'origine du zircon en Chine est la province de Hainan. On le trouve dans la province du Guangdong, la région autonome du Guangxi Zhuang, la province du Shandong, la province du Fujian et la province de Taiwan.
La composition théorique du zircon est ZrO2 67,01 % et SiO2 32,99 %. Il contient souvent du TiCfe et d’autres traces d’oxydes de terres rares qui, en raison de la présence de ces éléments, le rendent radioactif à des degrés divers. Par conséquent, lors de l’utilisation de cette matière première pour fabriquer des produits, des mesures de protection nécessaires doivent être prises.

Le zircon a une faible conductivité thermique de 3,72 W/(mK) à 201 000 degrés. Le coefficient de dilatation du zircon est également faible par rapport aux autres cristaux, 4,6X10-6 degrés à 1 000 degrés, et le coefficient de dilatation de son monocristal dans les deux directions de l'axe principal vertical et parallèle (axe C) a une grande différence. Le zircon a une grande inertie chimique et réagit difficilement avec les acides. Réagit dans une moindre mesure avec la fonte du verre, il est souvent utilisé dans la métallurgie et l'industrie du verre pour les réfractaires.
(2) plagiozircon
Le zircon naturel (ZrO2) est souvent irrégulièrement regroupé, noir, brun, jaune ou incolore. Il existe peu de gisements naturels de zircon inclinés en Chine. Le ZrO2 utilisé dans l'industrie est une matière première chimique, qui est une poudre blanche ou jaunâtre obtenue par méthode chimique à partir de zircon (ZrO2·SiO2).
Le ZrO2 pur a trois formes cristallines à pression atmosphérique : phases monocliniques, tétragonales et cubiques de basse à haute température.
ZrO2 stable, selon son degré de stabilité, il existe des points de ZrO2 partiellement stables et de ZrO2 entièrement stables, car le coefficient de dilatation thermique de ZrO2 entièrement stable est plus grand, sa stabilité aux chocs thermiques n'est pas aussi bonne que celle de ZrO2 partiellement stable, donc cette dernière est généralement utilisé pour fabriquer des céramiques et des matériaux de trempe réfractaires.
(3) zirconium désilicié
Dans la fabrication de corindon de zirconium fondu (AZS) réfractaire à l'étranger, en plus de l'utilisation de concentré de zircon, une certaine quantité de matières premières de « zirconium désiliconisé » est ajoutée, dont le but est : premièrement, d'ajuster et de stabiliser la formule ; La seconde consiste à améliorer et optimiser les performances des produits.
(4) mullite de corindon de zirconium
Les matières premières d'origine sont l'alumine industrielle, le kaolin et la zirconite, qui sont finement broyées et mélangées uniformément, avec une boule de pression semi-sèche et calcinées à 3001700 degrés pour produire ce matériau. Les résultats montrent que l’augmentation de la teneur en zircon entraîne une augmentation de la température de frittage, une diminution du retrait total et une augmentation de la porosité fermée. Ces réactions confèrent à la mullite de corindon de zircon fritté une densité et une résistance plus élevées ainsi qu'une meilleure stabilité de résistance aux chocs thermiques.

6. Matières premières pour produits en chrome
L'une des principales matières premières pour la production de réfractaires au chrome (brique chromée, brique chrome-magnésie, brique magnésie-chrome) est le minerai de chrome ou la chromite. La chromite est un mélange d'une variété de minéraux, car sa composition minérale fluctue considérablement, en termes de composition chimique et de propriétés physiques, les changements sont également importants. Il est généralement composé de minéraux de gangue à grains chromiques. Ces minéraux de la gangue sont généralement des silicates de magnésium, comme la serpentine, l'olivine de magnésium et l'olivine. En plus du Cr2O3 dans la chromite, on trouve également Al2O3, Fe2O3 et MgO, la chromite générale, en raison de la présence de magnésium et de fer, souvent exprimée en (Mg, Fe) Cr2O3.
Les matières premières réfractaires ci-dessus sont couramment utilisées. Avec l'innovation de la technologie réfractaire, les types de matières premières sont plus diversifiés, en particulier ces dernières années, en raison de problèmes environnementaux et d'une série de raisons telles que les ressources en minerai brut, et continuent de mieux se développer. performances des matériaux synthétiques artificiels et des matières premières renouvelables plus respectueuses de l'environnement (telles que le nitrure de ferrosilicium, le Theron, etc.).