Краткий обзор применения муллита и композиционных огнеупоров на его основе в различных отраслях промышленности

Муллит (3Al₂O₃ · 2SiO₂) — единственное стабильное бинарное соединение в системе Al₂O₃-SiO₂. Он обладает превосходными свойствами, включая высокую температуру плавления (1870 °C), высокую термостойкость и стабильные химические свойства. Он является ключевым сырьем для производства выскоэффективных огнеупорных материалов. Муллит в основном синтезируют искусственным путем методами спекания и электроплавки. В зависимости от содержания Al₂O₃ он классифицируется на марки М75, М70, М60 и М45.

Муллит и композиционные огнеупоры на его основе широко используются в высокотемпературных отраслях промышленности, таких как металлургия, производство керамики, цемента, стекла, нефтехимии и энергетики, в основном для футеровки печей, изготовления огнеупорных компонентов и функциональной печной оснастки.

1. Применение в керамической промышленности

При обжиге керамики широко используются композитные материалы для обжига, такие как муллит-корунд, муллит-кордиерит и муллит-титанат алюминия. Муллитокорундовые печи обладают превосходной прочностью при высоких температурах и стойкостью к тепловым ударам, что делает их пригодными для обжига ферритов и электроизоляционной керамики. Муллитокордиеритовые материалы для обжига, благодаря низкому тепловому расширению и высокой стойкости к тепловым ударам, подходят для обжига традиционной керамики и материалов катодов литиевых аккумуляторов. Муллитокордиеритовые материалы для обжига сочетают в себе низкое термическое расширение и высокую термостойкость, что делает их пригодными для среднетемпературного обжига и позволяет заменить некоторые дорогостоящие материалы.

Для удовлетворения высоких требований к коррозионной стойкости и высокотемпературным циклам, предъявляемым к материалам литиевых аккумуляторов, многофазные композитные материалы, такие как муллит-кордиерит-шпинель и титанат алюминия, все чаще используются при разработке высокопроизводительных тигельных печей, повышая коррозионную стойкость и срок службы при тепловом ударе.

2. Применение в металлургической промышленности

В сталелитейной промышленности муллитокордиеритовые огнеупорные материалы широко используются в фурмах доменных печей, доменных печах, ковшах и запальных печах благодаря своей высокой прочности, коррозионной стойкости и низкой ползучести. Из него изготавливаются разнообразные кирпичи и бетоны, включая материалы на цементной, кремниевой и ρ-Al₂O₃ связке, отвечающие различным строительным и эксплуатационным требованиям.

Кроме того, добавление таких сырьевых материалов, как шпинель и карбид бора, может дополнительно повысить жаропрочность и шлакостойкость муллитокорундовых материалов.

Композиты на основе муллита и кордиерита также используются в керамических горелках доменных печей и дверцах коксовых печей, демонстрируя отличную термическую и объемную стабильность. Муллит-глиноземистые системы, обладающие высокой прочностью и низким расходом воды, используются в запальных печах, вращающихся печах и других областях применения, обеспечивая длительный срок службы.

Муллитовые материалы на основе карбида кремния сочетают в себе высокую прочность и высокую теплопроводность, что делает их пригодными для футеровки ковшей, электропечей, торпедных танков и других объектов. Добавление циркона может повысить износостойкость. Муллит также может использоваться в качестве связующего в бесцементных литейных системах в сочетании с корундом-карбидом кремния для образования плотной сетчатой структуры и повышения общих эксплуатационных характеристик.

3. Применение в других областях

В стекольной промышленности муллитовый кирпич используется для футеровки плавильных печей и формовочного оборудования. В цементной промышленности щелочестойкие кирпичи, изготовленные преимущественно из муллита с низким содержанием алюминия, широко используются в зоне предварительного нагрева, зоне безопасности и зоне обжига цементных вращающихся печей. В высокотемпературном оборудовании нефтехимической и энергетической промышленности также широко используются огнеупорные смеси на основе муллита в качестве футеровочных материалов, обладающих превосходной стойкостью к тепловому удару и коррозии.

4. Тенденции развития

Перспективы развития муллитовых огнеупорных материалов будут, в первую очередь, включать:

Расширение областей применения: выход за рамки традиционных применений в высокопроизводительные отрасли;

Разработка лёгких муллитовых материалов: их использование для производства энергосберегающих огнеупорных материалов, облегчения футеровки печей и снижения тепловых потерь;

Стимулирование применения наномуллитового порошка: улучшение микроструктурной однородности и общих эксплуатационных характеристик материала.