Applicazioni del caolino nei refrattari

Il caolino è una delle numerose argille allumino-silicate consumate dall'industria dei refrattari. Queste argille hanno un contenuto di allumina (Al2O3) compreso tra il 20% e il 45,9% per il caolino teoricamente puro. In termini generali, maggiore è il contenuto di allumina, più refrattario è il materiale.

I refrattari sono materiali resistenti al calore utilizzati per rivestire forni ad alta temperatura, reattori e altre unità di lavorazione. La caratteristica più importante dei materiali refrattari è la loro capacità di mantenere la forma e la resistenza alle alte temperature in condizioni di stress meccanico e attacco da parte di una varietà di gas caldi, liquidi e materiali fusi o liquidi.

I refrattari si dividono in acidi e basici. Il termine “basico” o “acido” si riferisce all’ambiente in cui viene utilizzato il refrattario piuttosto che alla sua composizione. La distinzione tra i due tipi di refrattari ha origine nell'industria siderurgica dove venivano utilizzati prodotti diversi per gestire scorie basiche o acide. I forni a focolare aperto e ad arco elettrico possono utilizzare refrattari acidi o basici, ma solo i refrattari basici vengono utilizzati nei processi di produzione dell'acciaio di base. Nelle industrie del vetro e della ceramica, le condizioni operative sono generalmente acide. Sia i refrattari acidi che quelli basici sono utilizzati nell'industria dei metalli non ferrosi.

I refrattari acidi sono prodotti da alluminosilicati e silice, ma quelli con un elevato contenuto di allumina sono considerati essenzialmente neutri. Questo tipo di refrattario può rimuovere l'eventuale fosforo presente in un forno, il che può essere dannoso per la qualità del ferro e dell'acciaio prodotti. I refrattari di base possono essere realizzati in magnesite naturale o sintetica, cromite, dolomite e forsterite.

I refrattari possono essere ulteriormente suddivisi in mattoni e monolitici. I mattoni refrattari sono classificati in base alle dimensioni fisiche. La dimensione standard dei mattoni refrattari è 23 cm x 11,4 cm x 6,4 cm, nota anche come mattone da 9 pollici. Tutti gli altri mattoni sono riferiti a forme speciali e sono prodotti per l'utilizzo in applicazioni specifiche. I monolitici sono realizzati con gli stessi materiali dei mattoni refrattari ma fino a poco tempo fa venivano utilizzati principalmente per sigillare strutture realizzate con mattoni refrattari impedendo la penetrazione di scorie, vapori e fiamme. I monolitici sono ulteriormente suddivisi per applicazione in malte, miscele di pigiatura, miscele di pistola e calcinabili. Questi vengono poi divisi in base alla loro composizione chimica in argilla refrattaria, mullite, alto allumina, silice-magnesia, magnesite-cromo, cromo, allumina-cromo, allumina-grafite, zircone e allumina-zirconia-silice (AZS).

L’industria del ferro e dell’acciaio è il più grande mercato per i refrattari. I progressi tecnologici hanno migliorato la qualità dei materiali refrattari, principalmente perché i consumatori richiedono ai prodotti una durata di vita sempre più lunga. La maggiore resistenza all'usura e agli shock termici aumenta la durata di vita di un prodotto refrattario e riduce il numero di volte in cui il forno deve essere messo fuori produzione per sostituire il rivestimento e i componenti refrattari. Grazie a questi miglioramenti tecnologici è stato ridotto anche il consumo di materie prime refrattarie.