วัสดุทนไฟ

วัสดุทนไฟจากดินเหนียว
วัสดุทนไฟที่ทำจากดินเหนียวผลิตขึ้นเป็นอิฐสำเร็จรูป ผลิตภัณฑ์ที่เหลือส่วนใหญ่เรียกว่าเสาหิน ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถขึ้นรูปและแข็งตัวได้ที่ไซต์งาน หมวดหมู่นี้รวมถึงปูนสำหรับประสานอิฐ และส่วนผสมสำหรับการกระแทกหรือการยิง (การพ่นจากปืนแรงดัน) ให้เข้าที่ นอกจากนี้ ฉนวนทนไฟน้ำหนักเบายังสามารถทำเป็นแผ่นไฟเบอร์บอร์ด ผ้าห่ม และรูปทรงหล่อสุญญากาศได้
ไฟร์เคลย์
จุดเด่นของวัสดุทนไฟที่ทำจากดินเหนียวคือสิ่งที่เรียกว่าวัสดุไฟร์เคลย์ สิ่งเหล่านี้ทำจากดินเหนียวที่มีแร่คาโอลิไนต์อะลูมิโนซิลิเกต (Al2[Si2O5][OH]4) รวมถึงสิ่งเจือปน เช่น ด่างและเหล็กออกไซด์ ปริมาณอลูมินาอยู่ระหว่าง 25 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับปริมาณสิ่งเจือปนและอัตราส่วนอลูมินาต่อซิลิกา ไฟร์เคลย์จัดอยู่ในประเภทงานต่ำ งานปานกลาง งานสูงและงานพิเศษ โดยมีอุณหภูมิการใช้งานเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณอลูมินาเพิ่มขึ้น อิฐไฟร์เคลย์หรืออิฐไฟ มีการขยายตัวค่อนข้างต่ำเมื่อได้รับความร้อน จึงมีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันได้ปานกลาง พวกมันค่อนข้างเฉื่อยในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด แต่มีปฏิกิริยาค่อนข้างมากในสภาพแวดล้อมพื้นฐาน อิฐไฟร์เคลย์ถูกนำมาใช้เพื่อวางแนวส่วนภายในของเตาถลุงเหล็ก เตาถลุงเหล็ก และเตาอบโค้ก
อลูมินาสูง
วัสดุทนไฟที่มีอลูมินาสูงทำจากแร่บอกไซต์ ซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al[OH]3) และดินเหนียวไคโอลินิติก วัตถุดิบเหล่านี้ถูกคั่วเพื่อผลิตส่วนผสมของอลูมินาสังเคราะห์และมัลไลท์ (แร่อะลูมิโนซิลิเกตที่มีสูตรทางเคมี 3Al2O3 · 2SiO2) ตามคำนิยาม วัสดุทนไฟอลูมินาสูงประกอบด้วยอลูมินาระหว่าง 50 ถึง 87.5 เปอร์เซ็นต์ มีความทนทานมากกว่าวัสดุทนไฟไฟร์เคลย์ที่อุณหภูมิสูงและในสภาพแวดล้อมพื้นฐาน นอกจากนี้ ยังมีเสถียรภาพด้านปริมาตรและความทนทานต่อการเสียดสีที่ดีกว่าอีกด้วย อิฐอลูมินาสูงถูกนำมาใช้ในเตาถลุงเหล็ก เตาถลุงเหล็ก และทัพพีเหล็กเหลว
มัลไลท์
Mullite เป็นสารประกอบอลูมิโนซิลิเกตที่มีสูตรเฉพาะ 3Al2O3 · 2SiO3 และมีปริมาณอลูมินาประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ มีจุดหลอมเหลว 1,850 องศา C (3,360 องศา F) ดินเหนียวหลายชนิดผสมกับแร่บอกไซต์เพื่อให้ได้องค์ประกอบนี้ วัสดุทนไฟมัลไลท์แข็งตัวโดยการเผาในเตาไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง เป็นวัสดุทนไฟอะลูมิโนซิลิเกตที่มีความเสถียรมากที่สุดและมีความต้านทานต่อการโหลดที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม อิฐมัลไลท์ใช้ในเตาหลอมเหล็กและในหลังคาเตาหลอมแก้ว

วัสดุทนไฟที่ไม่ใช่ดินเหนียว
วัสดุทนไฟที่ไม่ใช่ดินเหนียวดังที่อธิบายไว้ด้านล่างนี้ผลิตได้เกือบทั้งหมดในรูปแบบอิฐและรูปทรงกด แม้ว่าวัสดุแมกนีไซต์-โครเมียมและอลูมินาบางชนิดจะถูกหล่อหลอมเข้าไปในแม่พิมพ์ก็ตาม วัสดุตั้งต้นตามปกติสำหรับผลิตภัณฑ์เหล่านี้คือคาร์บอเนตหรือออกไซด์ของโลหะ เช่น แมกนีเซียม อลูมิเนียม และเซอร์โคเนียม
ขั้นพื้นฐาน
วัสดุทนไฟพื้นฐาน ได้แก่ แมกนีเซีย โดโลไมต์ โครเมียม และวัสดุเหล่านี้รวมกัน อิฐแมกนีเซียทำจากเพริคเลส ซึ่งเป็นแร่รูปแบบหนึ่งของแมกนีเซีย (MgO) Periclase ผลิตจากแมกนีไซต์ (แมกนีเซียมคาร์บอเนต MgCO3) หรือผลิตจากแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg[OH]2) ซึ่งได้มาจากน้ำทะเลหรือสารละลายน้ำเกลือใต้ดิน อิฐแมกนีเซียสามารถนำมาเชื่อมติดด้วยเคมี พิทช์บอนด์ เผา หรือเผา แล้วจึงชุบด้วยพิทช์
อลูมินาสูงพิเศษ
วัสดุทนไฟอลูมินาสูงพิเศษจัดอยู่ในประเภทที่มีปริมาณ Al2O3 อยู่ระหว่าง 87.5 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ เมล็ดอลูมินาถูกหลอมหรือเผารวมกันอย่างหนาแน่นเพื่อให้ได้ความหนาแน่นสูง วัสดุทนไฟอลูมินาสูงเป็นพิเศษมีความคงตัวของปริมาตรที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิมากกว่า 1,800 องศา C (3,275 องศา F)
ซิลิกา
วัสดุทนไฟของซิลิกาทำจากควอตซ์ไซต์และตะกอนกรวดซิลิกาที่มีปริมาณอลูมินาและด่างต่ำ มีพันธะเคมีกับปูนขาว 3–3.5 เปอร์เซ็นต์ วัสดุทนไฟซิลิกามีความต้านทานโหลดได้ดีที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเสียดสี และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับบรรจุตะกรันที่เป็นกรด จากเกรดต่างๆ เช่น คุณภาพเตาอบโค้ก แบบธรรมดา และแบบซุปเปอร์ดิวตี้ ซุปเปอร์ดิวตี้ซึ่งมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำเป็นพิเศษ ถูกนำมาใช้ในโครงสร้างส่วนบนของเตาหลอมแก้ว
เพทาย
วัสดุทนไฟที่ทำจากเพทาย (เซอร์โคเนียมซิลิเกต, ZrSiO4) ก็ใช้ในถังแก้วเช่นกัน เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของแก้วหลอมเหลวได้ดี มีความเสถียรของปริมาตรที่ดีเป็นระยะเวลานานที่อุณหภูมิสูง และยังต้านทานการคืบคลานได้ดี (เช่น การเสียรูปต่ำภายใต้การโหลดที่ร้อน)