Introduzione
La mullite è una materia prima refrattaria di alta qualità, sebbene sia un minerale relativamente raro. Si forma da alluminosilicati ad alte temperature. Il riscaldamento artificiale del silicato di alluminio provoca la formazione di mullite. I cristalli di mullite presenti in natura sono tipicamente aghi sottili disposti in grappoli radianti.
La mullite è ampiamente utilizzata nella produzione di materiali refrattari ad alta temperatura e funge da rivestimento barriera termica nei compositi carbonio/carbonio (C/C). Nel sistema Al₂O₃–SiO₂, l'unico composto binario stabile a pressione normale è 3Al₂O₃·2SiO₂.
La mullite naturale è scarsa e viene solitamente sintetizzata mediante sinterizzazione o metodo di fusione. La sua formula chimica generale è AlₓSi₂₋ₓO₅,5–0,5ₓ. Ha una densità di 3,16 g/cm³, una durezza Mohs di 6–7 e una refrattarietà fino a 1800 gradi. Rimane stabile fino a 1810 gradi, a quel punto si decompone in corindone e una fase liquida.
Vantaggio
La mullite è un materiale refrattario di alta qualità, che comprende principalmente mullite elettrofusa di elevata purezza, mullite elettrofusa regolare, concentrato di bauxite naturale, mullite sinterizzata e mullite sinterizzata leggera.
Resistenza alle alte temperature:
Può resistere al contatto diretto della fiamma sul rivestimento di lavoro, consentendo il funzionamento ad alta temperatura e una migliore efficienza energetica.
Bassa conduttività termica e buon isolamento:
Speciali aggregati leggeri di mullite garantiscono stabilità del volume, elevata resistenza e una struttura ermeticamente sigillata con eccellenti prestazioni di isolamento.
Leggero:
Riduce il peso strutturale del 40%–60%, eliminando rischi nascosti come il crollo dei mattoni che pendono dal tetto.
Asciugatura rapida ed elevata porosità:
Consente uno scarico regolare e un riscaldamento del forno più rapido, riducendo i tempi di cottura e apportando notevoli vantaggi economici.
Tipo
Mullite sinterizzata
I prodotti di mullite sinterizzata sono realizzati con caolino di carbone di alta qualità come materia prima e lavorati mediante calcinazione ad alta temperatura. Questi prodotti sono caratterizzati da una consistenza densa, elevata durezza, basso coefficiente di dilatazione termica, eccellente resistenza all'abrasione e buona stabilità termica e chimica. Sono utilizzati principalmente nella metallurgia, nei materiali da costruzione, nell'industria chimica, nei refrattari e nell'industria militare.
Mullite elettrofusa
La mullite elettrofusa è prodotta da minerale di mullite di alta qualità che viene fuso ad alta temperatura utilizzando un forno elettrico industriale avanzato. Presenta espansione termica uniforme, eccellente resistenza agli shock termici, un punto di rammollimento ad alto carico, basso scorrimento alle alte temperature, elevata durezza e forte resistenza alla corrosione chimica. È un materiale ideale per l'uso nella metallurgia, nella ceramica, nei materiali da costruzione, nell'industria chimica, nell'energia elettrica e nell'industria della fusione.
Indicatori fisici e chimici
Mullite sinterizzata
|
Al2O3 |
SiO2 |
Fe2O3 |
R2O |
Assorbimento d'acqua (%) |
|
| M70 | 68-79 | 22-28 |
Inferiore o uguale a 0,3-1,2 |
Inferiore o uguale a 0,3 |
Minore o uguale a 3 |
| M60 |
58-62 |
33-28 |
Inferiore o uguale a 1,1 |
Inferiore o uguale a 0,3 |
Minore o uguale a 3 |
| M45 |
42-45 |
53-55 |
Inferiore o uguale a 0,4 |
Inferiore o uguale a 1,6 |
Minore o uguale a 2 |
Mullite elettrofusa
| Formula chimica |
Al(1+x)Sì(2-x)O(5.5-0.5x) |
|
Densità |
3,16 g/cm3 |
|
Durezza di Mohs |
6~7 |
|
Temperatura di fusione |
Circa 1910 gradi |
|
Resistenza al fuoco |
Rimane stabile a 1800 gradi, si decompone in corindone e fase liquida a 1810 gradi |
Applicazione
I materiali refrattari sono ampiamente utilizzati in settori quali quello della ceramica, della metallurgia, della fonderia e dell'elettronica grazie alla loro resistenza alle alte temperature, all'elevata resistenza, alla bassa conduttività termica e ai significativi effetti di risparmio energetico. Sono adatti per applicazioni in forni per cracking dell'olio, altiforni caldi nella metallurgia, forni a rulli per ceramica, forni a tunnel, forni elettrici a cassetto per porcellana, forni a crogiolo di vetro e vari tipi di rivestimenti di forni elettrici. Questi materiali possono essere utilizzati a diretto contatto con la fiamma e, dopo i test effettuati dai dipartimenti di supervisione tecnica competenti e l'applicazione nel mondo reale, hanno dimostrato di soddisfare gli standard tecnici di prodotti simili fabbricati all'estero.
differenziazione
| Indicatori di prestazione | Mullite sinterizzata | Mullite fusa |
|---|---|---|
| Refrattarietà | 1700-1800 gradi | 1800-2000 gradi (vicino al punto di fusione teorico della mullite, 1910 gradi) |
| Densità apparente | 2,5-3,2 g/cm³ | 3,0-3,2 g/cm³ (vicino alla densità teorica di 3,16 g/cm³) |
| Resistenza alla flessione (1400 gradi) | 30-80MPa | 100-200 MPa (attenuazione lenta della resistenza alle alte temperature) |
| Resistenza allo shock termico | Buono (ciclo con differenza di temperatura di 300-500 gradi) | Scarso (struttura densa con elevato coefficiente di dilatazione termica, soggetta a fessurazioni) |
| Stabilità chimica | Moderata resistenza all'erosione delle scorie acide | Resistenza estremamente forte all'erosione delle scorie acide/alcaline (particolarmente resistente all'erosione della fusione del vetro) |
Differenziazione precisa delle applicazioni refrattarie
Mullite sinterizzata– Per scenari di temperatura medio-alta, prioritario per il suo equilibrio costi-prestazioni
Industria metallurgica: utilizzato nei corpi degli altiforni e nei rivestimenti centrali delle siviere, sfruttando la sua resistenza agli shock termici e i vantaggi in termini di costi (30% –50% più economici della mullite elettrofusa).
Forni per ceramica: applicati in contenitori e piastrelle per piani di forni, in grado di resistere a temperature di sinterizzazione di 1300-1600 gradi, combinando buone prestazioni refrattarie con resistenza agli shock termici.
Isolamento di forni industriali: utilizzato in combinazione con materiali leggeri per ridurre i costi complessivi di costruzione.
Mullite elettrofusa– Per applicazioni di fascia alta in condizioni di lavoro estreme
Forni per la fusione del vetro (aree critiche): utilizzati nei fori di flusso dei liquidi e nei mattoni superiori che entrano in contatto diretto con il vetro fuso a circa 1500 gradi, richiedendo un'eccellente resistenza all'erosione.
Linee per scorie di forni metallurgici: applicato nei mattoni delle linee di scorie della siviera e nei rivestimenti dei forni di raffinazione, dove è essenziale un'elevata resistenza all'erosione delle scorie alcaline (sistema CaO–SiO₂–Al₂O₃).
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