ישנם סוגים רבים של חומרי גלם עקשן ושיטות סיווג שונות. ישנן שש קטגוריות באופן כללי.
ראשית, לפי סיווג הרכיבים הכימיים של חומרי גלם עקשן
ניתן לחלק אותו לחומרי גלם תחמוצתיים וחומרי גלם שאינם תחמוצתיים. עם התפתחות המדע והטכנולוגיה המודרניים, חלק מהתרכובות האורגניות הפכו לחומרי קדם או חומרי עזר של חומרי גלם עמידים בפני אש בעלי ביצועים גבוהים.
שנית, סיווג חומרי גלם עקשן לפי הרכיבים הכימיים
לפי מאפיינים כימיים, ניתן לחלק חומרי גלם עמידים באש לחומרי גלם חומציים עמידים באש, כגון סיליקה, זירקון וכו'; חומרי גלם ניטרליים עמידים באש, כגון קורונדום, בוקסיט (חומצי), מוליט (חומצי), פיריט (אלקלי), גרפיט וכו'; וחומרי גלם אלקליים עמידים באש, כגון מגנזיה, חול דולומיט, חול סידן מגנזיה וכו'.
שלוש, לפי סיווג תפקודי תהליך הייצור
בהתאם לתפקידם בתהליך ייצור חומרים חסיני אש, ניתן לחלק חומרי גלם חסיני אש לחומרי גלם עיקריים וחומרי גלם נלווים.
חומר הגלם העיקרי הוא הגוף העיקרי של חומר עקשן. חומרי גלם עזר ניתן לחלק לחומרי קלסר ותוספים. תפקידו של חומר הקלסר הוא לספק לגוף עקשן חוזק מספיק בתהליך הייצור והשימוש. נפוצים הם פסולת עיסת סולפיט, אספלט, שרף פנולי, צמנט אלומינט, סיליקט נתרן, חומצה זרחתית ופוספט, סולפט, וחלק מחומרי הגלם העיקריים עצמם משמשים כחומרי קישור, כגון חרסית מודבקת; תפקידם של תוספים הוא לשפר את תהליך הייצור או הבנייה של חומרים עקשניים, או לחזק תכונות מסוימות של חומרים עקשניים, כגון מייצב, חומר להפחתת מים, מעכב, פלסטייזר, חומר מקציף ופיזור, חומר התפשטות, נוגדי חמצון וכו'.
ארבע, לפי אופי סיווג החומצות והבסיסים
לפי חומצה ובסיס, חומרי גלם עקשן ניתנים לחלוקה בעיקר לחמש הקטגוריות הבאות.
(1) חומרי גלם חומציים
חומרי גלם צורניים הם בעיקר חומרי גלם צורניים, כגון קוורץ, סקוואמקוורץ, קוורציט, כלקדוניה, צ'רט, אופל, קוורציט, חול סיליקה לבן ודיאטומיט. חומרי גלם צורניים אלה מכילים סיליקה (SiO2) בלפחות יותר מ-90%, וחומרי גלם טהורים מכילים סיליקה עד יותר מ-99%. חומרי גלם צורניים חומציים בדינמיקה כימית בטמפרטורה גבוהה, כאשר יש תחמוצות מתכת, או כאשר הם במגע עם פעולה כימית, ומתאחדים לסיליקטים הניתנים להיתוך. לכן, אם חומר הגלם הצורני מכיל כמות קטנה של תחמוצת מתכת, הדבר יפגע קשות בעמידות החום שלו.
(2) חומרי גלם חומציים למחצה
זהו בעיקר חימר עקשן. בעבר, חימר סומן כחומר חומצי, אך למעשה לא היה מתאים. חומציות חומרי הגלם העקשנים מבוססת על סיליקה חופשית (SiO2) כמרכיב העיקרי, מכיוון שלפי ההרכב הכימי של חימר עקשן וחומרי הגלם הסיליקוניים, הסיליקה החופשית בחימר עקשן נמוכה בהרבה מחומרי הגלם הסיליקוניים.
מכיוון שיש 30%~45% אלומינה בחימר עקשן כללי, ואלומינה היא לעיתים רחוקות במצב חופשי, והיא קשורה ומתמזגת עם סיליקה לקאוליניט (Al2O3·2SiO2·2H2O), גם אם יש כמות קטנה של סיליקה עודפת, תפקידה קטן מאוד. לכן, התכונה החומציתית של חימר עקשן חלשה בהרבה מזו של חומרי גלם צורניים. יש הסבורים שחימר עקשן מתפרק בטמפרטורה גבוהה לסיליקט חופשי, אלומינה חופשית, אך לא ללא שינוי, סיליקט חופשי ואלומינה חופשית ישולבו לקוורץ (3Al2O3·2SiO2) כאשר ממשיכים לחמם אותו. לקוורץ עמידות טובה לחומצה לסיגים אלקליים, ובגלל העלייה בהרכב האלומינה בחימר עקשן, החומר החומצי נחלש בהדרגה, כאשר האלומינה מגיעה ל-50%, תכונות אלקליות או ניטרליות, במיוחד עשוי מלבני חרס בלחץ גבוה, צפיפות גבוהה, דחיסה עדינה, נקבוביות נמוכה, עמידות לסיגים אלקליים חזקה יותר מסיליקה בתנאי טמפרטורה גבוהים. קוורץ הוא גם איטי מאוד מבחינת יכולת השחיקה שלו, ולכן אנו רואים לנכון לסווג חימר עקשן כחצי חומצי. חימר עקשן הוא חומר הגלם הבסיסי והנפוץ ביותר בתעשיית החומרים החסיני אש.
(3) חומרי גלם ניטרליים
חומרי גלם ניטרליים הם בעיקר כרומיט, גרפיט, סיליקון קרביד (מלאכותי), שאינם מגיבים עם סיגים חומציים או אלקליים בשום תנאי טמפרטורה. כיום קיימים שני חומרים כאלה בטבע, כרומיט וגרפיט. בנוסף לגרפיט טבעי, קיימים גרפיט מלאכותי, חומרי גלם ניטרליים אלה, בעלי עמידות משמעותית בפני סיגים, והם המתאימים ביותר לחומרים חסיני אש אלקליים ובידוד חסיני אש חומצי.
(4) חומרי גלם עקשן אלקליים
בעיקר מגנזיט (מגנזיט), דולומיט, סיד, אוליבין, סרפנטין, חומרי גלם עם חמצן עתיר אלומינה (לפעמים ניטרליים), חומרי גלם אלה בעלי עמידות חזקה בפני סיגים אלקליים, ומשמשים בעיקר בתנורים אלקליים לבנייה, אך הם גורמים במיוחד לתגובות כימיות של סיגים חומציים וליצירת מלח.
(5) חומרים חסיני אש מיוחדים
בעיקר זירקוניה, תחמוצת טיטניום, תחמוצת בריליום, תחמוצת צריום, תחמוצת תוריום, תחמוצת איטריום וכן הלאה. לחומרי גלם אלה דרגות שונות של עמידות בפני כל מיני סיגים, אך מכיוון שמקור חומר הגלם אינו רב, לא ניתן להשתמש בהם בתעשייה עקשן גדולה וניתן להשתמש בהם רק בנסיבות מיוחדות, ולכן הם נקראים חומרי גלם עמידים בפני אש מיוחדים.
חמש, לפי סיווג חומרי הגלם של דור
לפי ייצור חומרי הגלם, ניתן לחלק אותם לשתי קטגוריות: חומרי גלם טבעיים וחומרי גלם סינתטיים.
(1) חומרי גלם חסיני אש טבעיים
חומרי גלם מינרליים טבעיים הם עדיין הגוף העיקרי של חומרי הגלם. מינרלים המופיעים בטבע מורכבים מהיסודות המרכיבים אותם. כיום, הוכח כי הכמות הכוללת של שלושת היסודות חמצן, סיליקון ואלומיניום מהווה כ-90% מכמות היסודות הכוללת בקרום, ומינרלים תחמוצת, סיליקט ואלומינוסיליקט מהווים יתרונות ברורים, שהם עתודות עצומות מאוד של חומרי גלם טבעיים.
לסין יש משאבים עשירים של חומרי גלם עקשן, מגוון רחב. מגנזיט, בוקסיט, גרפיט ומשאבים אחרים יכולים להיחשב כשלושת עמודי התווך של חומרי הגלם העקשניים של סין; מגנזיט ובוקסיט, עתודות גדולות, איכות גבוהה; חימר עקשן באיכות מעולה, סיליקה, דולומיט, מגנזיה דולומיט, מגנזיה אוליבין, סרפנטין, זירקון ומשאבים אחרים נפוצים באופן נרחב.
הסוגים העיקריים של חומרי גלם טבעיים הם: סיליקה, קוורץ, דיאטומיט, שעווה, חרסית, בוקסיט, חומרי גלם מינרליים ציאניט, מגנזיט, דולומיט, אבן גיר, מגנזיט אוליבין, סרפנטין, טלק, כלוריט, זירקון, פלגיוזירקון, פרליט, כרום ברזל וגרפיט טבעי.
שש, על פי ההרכב הכימי, ניתן לחלק חומרי גלם עקשן טבעיים ל:
סיליקוני: כגון סיליקה גבישית, סיליקה צמנטית חול קוורץ וכו';
② חצי-סיליקוני (פילכיט וכו')
③ חרסית: כגון חרסית קשה, חרסית רכה וכו'; שילוב של חרסית וקלינקר חרסית
(4) אלומיניום גבוה: ידוע גם בשם ירקן, כגון מינרלים בעלי בוקסיט גבוה וסילימניט;
⑤ מגנזיום: מגנזיט;
⑥ דולומיט;
⑦ כרומיט [(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3];
זירקון (ZrO2·SiO2).
חומרי גלם טבעיים מכילים בדרך כלל יותר זיהומים, ההרכב אינו יציב, הביצועים משתנים מאוד, ניתן להשתמש רק במספר מועט של חומרי גלם ישירות, את רובם יש לטהר, לדרג או אפילו לחמם כדי לעמוד בדרישות הייצור של חומרים עקשן.
(2) חומרי גלם סינתטיים עמידים בפני אש
סוגי המינרלים הטבעיים המשמשים כחומרי גלם מוגבלים, ולעתים קרובות הם אינם מסוגלים לעמוד בדרישות של חומרים חסיני אש איכותיים וטכנולוגיה מתקדמת עבור הדרישות המיוחדות של התעשייה המודרנית. חומרי גלם חסיני אש סינתטיים יכולים להגיע באופן מלא להרכב המינרלים הכימי והמבנה שתוכננו מראש על ידי אנשים, המרקם שלהם טהור, המבנה הצפוף, ההרכב הכימי שלהם קל לשליטה, כך שהאיכות יציבה, ניתן לייצר מגוון חומרים חסיני אש מתקדמים, והוא חומר הגלם העיקרי של חומרים חסיני אש מודרניים בעלי מיומנות גבוהה וטכנולוגיה מתקדמת. התפתחותם של חומרים חסיני אש סינתטיים היא מהירה מאוד בעשרים השנים האחרונות.
חומרי גלם סינתטיים עקשן הם בעיקר ספינל מגנזיום אלומיניום, מוליט סינתטי, מגנזיה מי ים, קורדיריט מגנזיום סינתטי, קורונדום מסונטר, טיטנאט אלומיניום, סיליקון קרביד וכן הלאה.
זמן פרסום: 19 במאי 2023
