Kaolientoepassingen in vuurvaste materialen
Kaolien is een van de aluminosilicaatkleien die door de vuurvaste industrie worden gebruikt. Deze kleisoorten hebben een aluminiumoxidegehalte (Al2O3) van ongeveer 20% tot 45,9% voor theoretisch zuiver kaolien. In het algemeen geldt: hoe hoger het aluminiumoxidegehalte, des te vuurvaster het materiaal.
Vuurvaste materialen zijn hittebestendige materialen die worden gebruikt voor de bekleding van hogetemperatuurovens, reactoren en andere verwerkingseenheden. Het belangrijkste kenmerk van vuurvaste materialen is hun vermogen om hun vorm en sterkte te behouden bij hoge temperaturen onder mechanische spanning en aantasting door een verscheidenheid aan hete gassen, vloeistoffen en gesmolten of vloeibare materialen.
Vuurvaste materialen zijn onderverdeeld in zure en basische categorieën. De term “basisch” of “zuur” verwijst naar de omgeving waarin het vuurvaste materiaal wordt gebruikt en niet naar de samenstelling ervan. Het onderscheid tussen de twee soorten vuurvaste materialen vond zijn oorsprong in de staalindustrie, waar verschillende producten werden gebruikt om basische of zure slakken te verwerken. Open haard- en vlamboogovens kunnen zowel zure als basische vuurvaste materialen gebruiken, maar bij basische staalproductieprocessen worden alleen basische vuurvaste materialen gebruikt. In de glas- en keramiekindustrie zijn de bedrijfsomstandigheden over het algemeen zuur. Zowel zure als basische vuurvaste materialen worden gebruikt in de non-ferrometaalindustrie.
Zure vuurvaste materialen worden vervaardigd uit aluminosilicaten en silica, maar die met een hoog aluminiumoxidegehalte worden als in wezen neutraal beschouwd. Dit type vuurvast materiaal kan alle fosfor verwijderen die in een oven aanwezig is, wat schadelijk kan zijn voor de kwaliteit van het geproduceerde ijzer en staal. Basisvuurvaste materialen kunnen worden vervaardigd uit natuurlijk of synthetisch magnesiet, chromiet, dolomiet en forsteriet.
Vuurvaste materialen kunnen verder worden onderverdeeld in bakstenen en monolithische materialen. Vuurvaste stenen worden geclassificeerd op basis van fysieke afmetingen. Het standaardformaat voor vuurvaste stenen is 23 cm x 11,4 cm x 6,4 cm, ook wel 9 inch baksteen genoemd. Alle andere stenen hebben speciale vormen en zijn geproduceerd voor gebruik in specifieke toepassingen. Monolithische stenen zijn gemaakt van dezelfde materialen als vuurvaste stenen, maar werden tot voor kort voornamelijk gebruikt voor het afdichten van constructies gemaakt van vuurvaste stenen om het binnendringen van slak, damp en vlammen te voorkomen. Monolithische materialen worden naar toepassing verder onderverdeeld in mortels, stampmengsels, spuitmengsels en gietstukken. Deze worden vervolgens op basis van hun chemische samenstelling onderverdeeld in chamotte, mulliet, hoog aluminiumoxide, silica-magnesia, magnesiet-chroom, chroom, aluminiumoxide-chroom, aluminiumoxide-grafiet, zirkoon en aluminiumoxide-zirkoniumoxide-silica (AZS).
De ijzer- en staalindustrie is de grootste markt voor vuurvaste materialen. Technologische vooruitgang heeft de kwaliteit van vuurvaste materialen verbeterd, voornamelijk omdat consumenten een steeds langere levensduur van producten eisen. Een verhoogde weerstand tegen slijtage en thermische schokken verlengt de levensduur van een vuurvast product en vermindert het aantal keren dat een oven uit productie moet worden genomen voordat de bekleding en vuurvaste componenten moeten worden vervangen. Dankzij deze technologische verbeteringen is ook het verbruik van vuurvaste grondstoffen verminderd.