Огнеупорные изделия

Огнеупорный кирпич получают из глин и других разнообразных природных материалов, например хромита и магнезита. Здесь будут рассмотрены только огнеупоры, изготовленные из глин.

Огнеупорные глины сложены в основном каолинитом. Отсутствие железа, щелочей и щелочных земель в такой глине обеспечивает необходимую высокую точку плавления. Для получения огнеупорного кирпича широко применяются как осадочные глины, так и первичные каолины.

В ряде случаев можно использовать огнеупоры с несколько более низкой точкой плавления, чем у чистого каолинита; для этого используют глины, содержащие, кроме каолинита, умеренные количества других компонентов. Добавка других компонентов, например умеренных количеств иллита, может обеспечить необходимое расширение при повторном нагревании. Так, кирпич, применяющийся для футеровки сталеразливочных ковшей, изготовляется главным образом из глин, состоящих из иллита, каолинита и кварца. Эти компоненты придают кирпичу необходимые свойства, хотя их огнеупорность не очень высока. Для производства огнеупорного кирпича широко используются глины каменноугольного возраста, подстилающие угольный пласт, которые сложены в основном каолинитом, но содержат также иллит и кварц.

Для изготовления специальных видов огнеупоров применяются высокоглиноземистые глины. Это могут быть бокситы, сложенные главным образом минералами гидроокиси алюминия (гиббситом, бёмитом) и каолинитом, или диаспоровые глины, состав которых отвечает моногидрату алюминия — диаспору с переменными небольшими количествами каолинита. Диаспоровые глины разрабатываются в Миссури, а также во Франции. Их происхождение до сих пор неясно, хотя и являлось объектом многочисленных дискуссий. Согласно Келлеру, диаспоровые глины Миссури имеют осадочное происхождение и каменноугольный возраст.

Для производства огнеупоров широко используется очень интересный вид глины — так называемый флинтклей. Само название глины говорит о том, что она очень твердая и мало пластичная. Флинтклей представляет собой очень чистую, чрезвычайно тонкозернистую каолинитовую глину. В некоторых случаях твердость обусловлена присутствием небольшого количества свободного кремнезема, который в качестве цемента скрепляет каолинитовые частички. Однако нередко свободный кремнезем отсутствует и твердость объясняется взаимным прорастанием очень мелких каолинитовых частичек. Интересно отметить, что кристаллы каолинита строго ориентированы. Происхождение флинтклея до сих пор не установлено, хотя и обсуждалось многочисленными исследователями.

Эти глины образуют неправильные линзовидные массы, ассоциирующие с пластичными каолинитовыми глинами, причем, видимо, отсутствует закономерность в их распределении. Возможно, что флинтклеи представляют собой в основном химические осадки или же образовались в результате кристаллизации коллоидного аморфного материала. В США флинтклей разрабатывается в Миссури и в Аппалачском районе, где он приурочен к каменноугольным осадкам. В отложениях другого возраста эти глины почти не встречались.

В последние годы большой популярностью пользуются пластичные огнеупоры (огнеупорные замазки). Такой материал наносится в пластичном состоянии и только позднее, в процессе использования, обжигается на месте, давая монолитное изделие. Сырье для такого использования может иметь самый различный состав, однако в большинстве случаев это те же глины, которые применяются для изготовления обжигаемых огнеупоров. Иногда к огнеупорному материалу прибавляются небольшие количества слабоогнеупорных пластификаторов, например бентонитов, которые сообщают массе большую пластичность, но из-за малых количеств существенно не снижают их огнеупорность. Нередко часть глины предварительно обжигается, так что пластичный огнеупор представляет собой смесь шамота и необожженной глины. Часто присутствующие в составе такого материала относительно крупные зерна кварца вместе с шамотом уменьшают усадку.