Sillimanite

Sillimanite

La sillimanite è un materiale minerale non-metallico con elevata stabilità termica, resistenza alla deformazione e resistenza alle scorie. È ampiamente utilizzato in refrattari di alta-gradazione, materiali resistenti agli acidi-, ceramica tecnica, leghe di silicio-alluminio e mullite artificiale.
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Descrizione
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Introduzione

 

La nefelina di sillimanite è caratterizzata da proprietà chimiche stabili, buona resistenza agli shock termici, elevata refrattarietà e buona resistenza meccanica. Può essere utilizzato come materia prima per ceramica, refrattari, mullite sintetica, materiali di saldatura e materiali di attrito ed è ampiamente utilizzato nella metallurgia, nell'industria chimica, nella ceramica e nel vetro.

La sillimanite è anche conosciuta come quarzo o eclogite. È un minerale sillimanite vetroso marrone, verde chiaro, azzurro o bianco. I cristalli sono colonnari o aghiformi-e, quando aggregati, sono spesso fibrosi o radiali, con una lucentezza setosa o vetrosa. La yuzenite può trasformarsi in mullite se riscaldata. Si tratta di un tipico minerale metamorfico ad alta-temperatura formato da roccia fangosa ricca di alluminio-attraverso metamorfismo regionale avanzato, tipicamente presente negli scisti e gneiss cristallini e osservato anche nelle rocce ricche di alluminio-e nelle zone di contatto igneo. Quando riscaldata a 1300 gradi, l'eclogite si converte in mullite, che può essere utilizzata come materiale refrattario di alta-gradazione.

 

Specifiche fisiche e chimiche

 

Elementi di rilevamento Risultati del rilevamento
Al₂O₃(%) 60.9
SiO₂(%) 37.05
Gravità specifica del prodotto 3.24
Refrattarietà 1850 gradi
Temperatura di servizio <1700 gradi
Durezza di Mohs 7.5

 

Processo

 

Beneficiamento e Purificazione:

Dopo la frantumazione e la vagliatura, il minerale grezzo viene purificato rimuovendo Fe₂O₃, TiO₂ e altre impurità mediante separazione magnetica e flottazione. Dopo la purificazione, il contenuto di Al₂O₃ può raggiungere dal 58% al 68%.

 

Trattamento di calcinazione:

Sillimanite grezza: utilizzata direttamente in refrattari non formati (ad esempio, materiali calcinabili e pigiati), sfruttando le sue caratteristiche di espansione per compensare il ritiro.

Sillimanite calcinata: calcinata ad alta temperatura di 1450-1600 gradi per ottenere la completa trasformazione di fase e stabilità del volume. Viene comunemente utilizzato nella produzione di mattoni refrattari di alta-qualità, componenti prefabbricati e materiali compositi a base di ceramica-.

 

Tecnologia di elaborazione-profonda:

Frantumazione ultrafine a livello di micron, che funge da matrice per migliorare la densità del materiale.

Rivestimento superficiale con Al₂O₃ o ZrO₂ per migliorare la resistenza all'erosione delle scorie.

 

Applicazione

Industria del vetro: "Guardiano del forno" contro l'erosione liquida del vetro
TApplicazioni tipiche:

Mattoni reticolari rigeneratori:

Nella camera di rigenerazione dei forni per vetro, dove le temperature raggiungono i 1400-1600 gradi, i mattoni di Sillimanite mostrano una forte resistenza all'erosione da vapori liquidi di vetro. La loro bassa conduttività termica (1,2–1,8 W/m·K) aiuta a ridurre la perdita di calore.

Beccuccio e fori di flusso:

Queste aree sono esposte all'erosione ad alta-temperatura da parte di liquidi di vetro alcalini come Na₂O e K₂O. I mattoni di sillimanite offrono una durata utile di 2-3 anni superiore a quella dei mattoni convenzionali ad alto-allumina.

Vantaggio tecnico:

Alle alte temperature si forma una struttura a rete di mullite che inibisce l'infiltrazione del liquido vetroso e impedisce il rammollimento e la scheggiatura del corpo del mattone.

Industria siderurgica: applicazioni-di processo completo dall'altoforno alla siviera

1. Parte centrale del corpo dell'altoforno
Forma del prodotto: mattoni di sillimanite calcinata
Requisiti prestazionali: deve resistere all'abrasione del ferro fuso e ai frequenti shock termici
Vantaggi:
Tasso di espansione del 5%–7%
Compensa gli spazi tra i giunti dei mattoni
Resiste allo shock termico fino a maggiore o uguale a 80 cicli
 
2. Linea scoria della siviera
Forma del prodotto: mattoni compositi di sillimanite-magnesio-carbonio
Requisiti prestazionali: deve resistere all'attacco delle scorie dei sistemi CaO–SiO₂–MgO
Vantaggi:
La trasformazione di fase mullitizzata crea uno strato denso
Previene efficacemente l'infiltrazione di scorie
 
3. Interstrato (strato permanente)
Forma del prodotto: Sillimanite colabile
Requisiti prestazionali: deve resistere all'abrasione dell'acciaio fuso e al riscaldamento e raffreddamento rapidi
Vantaggi:
Formulazione a basso-cemento
Resistenza alla scheggiatura superiore del 40% rispetto ai calcinabili convenzionali
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Mobili per forni per ceramica e-ad alta temperatura: "supporto strutturale" per un controllo preciso della temperatura

 

Materiali del forno:

I contenitori e le piastre di sillimanite vengono utilizzati per la sinterizzazione di ceramiche elettroniche (ad esempio, condensatori MLCC). Grazie all'elevata refrattarietà e al basso coefficiente di dilatazione termica (4,5 × 10⁻⁶/grado ), aiutano a prevenire la deformazione e la fessurazione dei prodotti ceramici causata dai componenti del supporto.

Rivestimento-del forno ad alta temperatura:

Nei forni intermittenti e nei forni a rulli, i mattoni leggeri Sillimanite con una densità di 1,8–2,2 g/cm³ forniscono sia isolamento termico che resistenza agli shock termici. Garantiscono che le fluttuazioni della temperatura del forno rimangano entro ±5 gradi.

 

Materiali refrattari indefiniti: "Soluzione in- sito" per l'edilizia flessibile

 

Calcinabili a basso contenuto di cemento

Utilizzata come aggregato (30%–50%), le caratteristiche di espansione della Sillimanite compensano il ritiro da indurimento dei calcinabili, aumentando la resistenza alla flessione del 20%–30%.

Composto per rattoppi spray

Utilizzato per la riparazione rapida delle aperture dei forni da cemento e dei rivestimenti dei forni in acciaio. La polvere fine di nefelina di sillimanite (inferiore o uguale a 0,088 mm, maggiore o uguale a 80%) si lega saldamente al substrato, ottenendo una forza di adesione maggiore o uguale a 5 MPa.

 

Industria del cemento: "Pioniere della resistenza alla corrosione" in ambienti alcalini

 

Cinghia di transizione del forno rotante

I mattoni compositi in sillimanite-spinello resistono all'erosione alcalina causata dalla polvere del forno da cemento (contenuto di CaO maggiore o uguale al 40%). La loro durata è di 1,5-2 anni, ovvero il 50% in più rispetto a quella dei normali mattoni ad alto-allumina.

Rivestimento del forno di decomposizione

I calcinabili a base di sillimanite-resistono ai vapori alcalini (Na₂O, K₂O) e alle atmosfere di CO₂ e mostrano una forte resistenza alla scheggiatura. Sono adatti per condizioni di lavoro variabili a temperature comprese tra 1100 e 1450 gradi.

 

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