วิธีการจำแนกประเภทวัตถุดิบทนไฟมีอะไรบ้าง?

เมื่อจำแนกตามกรดและด่าง วัตถุดิบทนไฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 5 ประเภทหลักๆ ดังต่อไปนี้

(1) วัตถุดิบที่เป็นกรด
วัตถุดิบหลักเป็นซิลิกา เช่น ควอตซ์ สควอมควอตซ์ ควอตไซต์ คาลเซโดนี เชิร์ต โอปอล ควอตไซต์ ทรายซิลิกาสีขาว และไดอะตอมไมต์ วัตถุดิบซิลิกาเหล่านี้มีซิลิกา (SiO2) อย่างน้อยมากกว่า 90% ในขณะที่วัตถุดิบบริสุทธิ์มีซิลิกามากถึงมากกว่า 99% วัตถุดิบซิลิกามีสภาพเป็นกรดในสภาวะพลวัตทางเคมีที่อุณหภูมิสูง เมื่อมีโลหะออกไซด์ หรือเมื่อสัมผัสกับปฏิกิริยาทางเคมี และรวมตัวกันเป็นซิลิเกตที่หลอมละลายได้ ดังนั้น หากวัตถุดิบซิลิกามีโลหะออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย จะส่งผลกระทบต่อความทนทานต่อความร้อนอย่างรุนแรง

(2) วัตถุดิบกึ่งกรด
ส่วนใหญ่เป็นดินเหนียวทนไฟ ในอดีต ดินเหนียวถูกจัดอยู่ในประเภทวัสดุที่เป็นกรด ซึ่งในความเป็นจริงแล้วไม่เหมาะสม ความเป็นกรดของวัตถุดิบทนไฟขึ้นอยู่กับซิลิกาอิสระ (SiO2) เป็นหลัก เนื่องจากเมื่อพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมีของดินเหนียวทนไฟและวัตถุดิบซิลิกาอิสระในดินเหนียวทนไฟจะมีซิลิกาอิสระน้อยกว่าวัตถุดิบซิลิกามาก

เนื่องจากดินทนไฟทั่วไปมีอะลูมินาอยู่ประมาณ 30%~45% และอะลูมินามักไม่อยู่ในสถานะอิสระ จึงสามารถรวมตัวกับซิลิกาเป็นเคโอลิไนต์ (Al2O3·2SiO2·2H2O) แม้ว่าจะมีซิลิกาส่วนเกินเพียงเล็กน้อย แต่บทบาทนี้ก็มีน้อยมาก ดังนั้น สมบัติความเป็นกรดของดินทนไฟจึงอ่อนกว่าวัตถุดิบที่มีซิลิกามาก บางคนเชื่อว่าดินทนไฟที่อุณหภูมิสูงจะสลายตัวเป็นซิลิเกตอิสระ อะลูมินาอิสระ แต่ซิลิเกตอิสระและอะลูมินาอิสระจะไม่เปลี่ยนแปลง และเมื่อถูกให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง ซิลิเกตอิสระและอะลูมินาอิสระจะรวมตัวเป็นควอตซ์ (3Al2O3·2SiO2) ควอตซ์มีความต้านทานต่อกรดตะกรันอัลคาไลน์ได้ดี และเนื่องจากปริมาณอะลูมินาที่เพิ่มขึ้นในดินทนไฟ สารกรดจึงค่อยๆ อ่อนตัวลง เมื่ออะลูมินาถึง 50% สมบัติความเป็นด่างหรือเป็นกลาง โดยเฉพาะอิฐดินเหนียวที่ทนแรงดันสูง มีความหนาแน่นสูง อัดแน่นละเอียด มีรูพรุนต่ำ ความต้านทานต่อตะกรันอัลคาไลน์จะแข็งแกร่งกว่าซิลิกาในสภาวะอุณหภูมิสูง ควอตซ์ยังมีการกัดกร่อนที่ช้ามาก ดังนั้นเราจึงถือว่าเหมาะสมที่จะจัดประเภทดินทนไฟเป็นดินกึ่งกรด ดินทนไฟเป็นวัตถุดิบพื้นฐานและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ

(3) วัตถุดิบที่เป็นกลาง
วัตถุดิบที่เป็นกลางส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครไมต์ กราไฟต์ และซิลิกอนคาร์ไบด์ (สังเคราะห์) ซึ่งจะไม่ทำปฏิกิริยากับตะกรันกรดหรือด่างภายใต้สภาวะอุณหภูมิใดๆ ปัจจุบันมีวัสดุเหล่านี้อยู่สองชนิดในธรรมชาติ ได้แก่ โครไมต์และกราไฟต์ นอกจากกราไฟต์ธรรมชาติแล้ว ยังมีกราไฟต์สังเคราะห์ ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่เป็นกลางเหล่านี้ มีความทนทานต่อตะกรันสูง เหมาะที่สุดสำหรับวัสดุทนไฟที่เป็นด่างและฉนวนทนกรด

(4) วัตถุดิบทนไฟด่าง
ส่วนใหญ่แล้วจะเป็นแมกนีไซต์ (แมกนีไซต์) โดโลไมต์ ปูนขาว โอลิวีน เซอร์เพนไทน์ วัตถุดิบออกซิเจนอะลูมินาสูง (บางครั้งเป็นกลาง) วัตถุดิบเหล่านี้มีความทนทานต่อตะกรันที่มีฤทธิ์เป็นด่างสูง โดยส่วนใหญ่ใช้ในเตาเผาที่มีฤทธิ์เป็นด่างสำหรับงานก่ออิฐ แต่ตะกรันที่เป็นกรดจะทำปฏิกิริยากับเกลือได้ง่ายเป็นพิเศษ

(5) วัสดุทนไฟพิเศษ
วัตถุดิบหลักๆ ได้แก่ เซอร์โคเนีย ไทเทเนียมออกไซด์ เบริลเลียมออกไซด์ ซีเรียมออกไซด์ ทอเรียมออกไซด์ อิตเทรียมออกไซด์ และอื่นๆ วัตถุดิบเหล่านี้มีระดับความต้านทานต่อตะกรันหลากหลายชนิด แต่เนื่องจากแหล่งวัตถุดิบมีไม่มาก จึงไม่สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟจำนวนมากได้ จึงสามารถใช้ได้เฉพาะในสถานการณ์พิเศษเท่านั้น จึงเรียกว่าวัตถุดิบทนไฟพิเศษ