Kaolinanwendungen in feuerfesten Materialien
Kaolin ist einer von mehreren Alumosilicat-Tonen, die in der Feuerfestindustrie verwendet werden. Diese Tone haben einen Gehalt an Aluminiumoxid (Al2O3) von etwa 20 % bis zu 45,9 % für theoretisch reines Kaolin. Im Allgemeinen gilt: Je höher der Aluminiumoxidgehalt, desto feuerfester ist das Material.
Feuerfeste Materialien sind hitzebeständige Materialien, die zur Auskleidung von Hochtemperaturöfen, Reaktoren und anderen Verarbeitungseinheiten verwendet werden. Die wichtigste Eigenschaft feuerfester Materialien ist ihre Fähigkeit, ihre Form und Festigkeit bei hohen Temperaturen unter mechanischer Beanspruchung und dem Angriff einer Vielzahl heißer Gase, Flüssigkeiten und geschmolzener oder flüssiger Materialien beizubehalten.
Feuerfeste Materialien werden in saure und basische Kategorien unterteilt. Der Begriff „basisch“ oder „sauer“ bezieht sich auf die Umgebung, in der das feuerfeste Material verwendet wird, und nicht auf seine Zusammensetzung. Die Unterscheidung zwischen den beiden Arten von Feuerfestmaterialien hat ihren Ursprung in der Stahlindustrie, wo unterschiedliche Produkte zur Behandlung basischer oder saurer Schlacken verwendet wurden. Offene Herd- und Lichtbogenöfen können entweder saure oder basische feuerfeste Materialien verwenden, in grundlegenden Stahlherstellungsprozessen werden jedoch nur basische feuerfeste Materialien verwendet. In der Glas- und Keramikindustrie herrschen im Allgemeinen saure Betriebsbedingungen. In der Nichteisenmetallindustrie werden sowohl saure als auch basische Feuerfestmaterialien verwendet.
Saure feuerfeste Materialien werden aus Alumosilikaten und Siliciumdioxid hergestellt, solche mit hohem Aluminiumoxidgehalt gelten jedoch als im Wesentlichen neutral. Diese Art von feuerfestem Material kann jeglichen in einem Ofen vorhandenen Phosphor entfernen, der sich nachteilig auf die Qualität des produzierten Eisens und Stahls auswirken kann. Grundlegende feuerfeste Materialien können aus natürlichem oder synthetischem Magnesit, Chromit, Dolomit und Forsterit hergestellt werden.
Feuerfeste Materialien können weiter in Ziegel und Monolithe unterteilt werden. Feuerfeste Steine werden nach physikalischen Abmessungen klassifiziert. Die Standardgröße für feuerfeste Steine beträgt 23 cm x 11,4 cm x 6,4 cm, auch bekannt als 9-Zoll-Stein. Alle anderen Ziegel haben Sonderformen und werden für den Einsatz in bestimmten Anwendungen hergestellt. Monolithe bestehen aus den gleichen Materialien wie feuerfeste Steine, wurden aber bis vor Kurzem hauptsächlich zum Abdichten von Strukturen aus feuerfesten Steinen verwendet, um das Eindringen von Schlacke, Dampf und Flammen zu verhindern. Monolithische Produkte werden je nach Anwendung weiter in Mörser, Rammmischungen, Spritzmischungen und Gießmassen unterteilt. Diese werden dann anhand ihrer chemischen Zusammensetzung in Schamott, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Magnesit-Chrom, Chrom, Aluminiumoxid-Chrom, Aluminiumoxid-Graphit, Zirkon und Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Siliciumdioxid (AZS) unterteilt.
Die Eisen- und Stahlindustrie ist der größte Markt für Feuerfestmaterialien. Der technologische Fortschritt hat die Qualität feuerfester Materialien verbessert, vor allem weil Verbraucher eine immer längere Lebensdauer der Produkte fordern. Eine erhöhte Beständigkeit gegen Verschleiß und Thermoschock erhöht die Lebensdauer eines feuerfesten Produkts und verringert die Häufigkeit, mit der ein Ofen außer Betrieb genommen werden muss, um die Auskleidung und die feuerfesten Komponenten auszutauschen. Durch diese technologischen Verbesserungen konnte auch der Verbrauch an feuerfesten Rohstoffen reduziert werden.