Tijolos de alto zircão

 

Introdução

 

Tijolos com alto teor de zircônia são materiais refratários especiais compostos principalmente de ZrO₂ (zircônia), Al₂O₃ (alumina) e SiO₂ (sílica). Eles são formados por fusão em alta temperatura, durante a qual os cristais se transformam em uma fase cerâmica. Após o resfriamento, o material é triturado em pó em escala micrométrica e depois sinterizado ou extrusado em altas temperaturas, formando cristais principais de corindo Z-AS e mulita. Esses tijolos apresentam fases de microvidro uniformemente desenvolvidas e com distribuição uniforme, garantindo alta resistência estrutural e excelente resistência ao choque térmico.

Tijolos fundidos de alta zircônia são materiais refratários fundidos feitos por fusão em alta temperatura de matérias-primas de alta pureza, seguida de fundição e cristalização. Sua principal fase cristalina é o zircão plagioclásio, que lhes confere:

Resistência excepcional à erosão do vidro fundido

Baixa geração de espuma e taxas de inclusão de pedra

Contaminação mínima para vidro fundido

Esses tijolos são usados ​​principalmente em fornos de vidro especiais, incluindo aplicações de alta qualidade, como fornos de vidro com substrato de cristal líquido, fornos de vidro com alto teor de alumina, fornos de vidro borossilicato, fornos de vidro microcristalino e fornos de fibra de vidro.

Refratariedade

Até 1750–2600 graus (proporcional ao teor de ZrO₂), excedendo o dos tijolos tradicionais de argila refratária ou de alto teor de alumina.

Resistência superior à corrosão

Indústria de vidro: Resiste à erosão causada por sílica fundida, borossilicato e vidro fundido com alto teor de alumina.

Ambientes Químicos: Estável em escórias ácidas e alcalinas, superando os tijolos de sílica em atmosferas ricas em álcalis.

Excelente estabilidade ao choque térmico

Vantagem da microestrutura: A transição de fase tetragonal para monoclínica do ZrO₂ absorve energia térmica, reduzindo a propagação de trincas.

Desempenho de ciclagem: Mantém a integridade após mais de 1.000 ciclos térmicos entre 20 e 1.200 graus, tornando-o ideal para fornos com partidas e desligamentos frequentes.

Baixa infiltração e contaminação de vidro

Densidade: Microestrutura densa (porosidade aparente<5%) prevents molten glass penetration.

Pureza: O alto teor de ZrO₂ minimiza a lixiviação de íons de ferro e magnésio, fundamental para a produção de vidro com baixos defeitos.

Resistência Mecânica em Temperaturas Elevadas

Resistência à compressão: retém 80% de sua resistência à temperatura ambiente (150–200 MPa) a 1400 graus.

Capacidade de suporte de carga: Suporta cargas pesadas de forno sem deformação por fluência em zonas de alta temperatura.

Vida útil: Prolonga os intervalos de reembasamento do forno em 2 a 3 vezes em comparação com os refratários padrão.

Estabilidade Química em Meios Agressivos

Aplicações Metalúrgicas: Resiste à corrosão de zinco fundido, alumínio e suas ligas.

Incineração de Resíduos: Resiste ao ataque de cloro e ácido clorídrico em sistemas de tratamento de gases de combustão.

Zircão (ZrSiO₄)

Composição: Principalmente ZrO₂ (~67%) e SiO₂ (~33%), a matéria-prima natural mais comum para refratários com alto teor de zircônia.

Propriedades: Alta refratariedade (~1750 graus), mas os tijolos de zircão puro têm baixa resistência ao choque térmico e requerem mistura. Econômico, amplamente utilizado em tijolos com teor médio de ZrO₂ (50–70%).

Aplicações: Componentes não críticos em fornos de vidro, fornos cerâmicos, etc.

Baddeleyita (ZrO₂)

Composição: Predominantemente ZrO₂ (pureza maior ou igual a 90%). A baddeleyita natural é escassa; produzido industrialmente via calcinação de zircão ou eletrofusão (por exemplo, dessilicação para formar ZrO₂ estável).

Propriedades: Alta pureza aproximando-se da pureza teórica do ZrO₂, refratariedade de até 2.600 graus, excelente resistência à erosão. Custo premium; usado principalmente em tijolos com alto teor de zircônia (60–85% ZrO₂) ou refratários especializados (por exemplo, tijolos eletrofundidos com alto teor de zircônia).

Aplicações: Zonas altamente corrosivas, como gargantas de fornos de vidro e revestimentos de fornos metalúrgicos.

Zircônia-corindo eletrofundida (ZrO₂·Al₂O₃)

Composição: Mineral compósito sintético produzido por eletrofusão, contendo ZrO₂ (30–60%) e Al₂O₃ (40–70%), com fases cristalinas primárias de baddeleyita (ZrO₂) e corindo (Al₂O₃).

Propriedades: Alta densidade (baixa porosidade), excepcional resistência à abrasão e resistência superior à erosão do vidro fundido em comparação com o zircão natural. Custo premium, usado em refratários de alta qualidade (por exemplo, tijolos eletrofundidos de alta zircônia com ZrO₂ maior ou igual a 80%).

Aplicações: Zonas críticas em fornos de vidro, incluindo zonas de fusão e pontos quentes.

Zircão (ZrSiO₄)

Zircão plagioclásio (ZrO₂)

Corindo de zircônio eletrofundido (ZrO₂・Al₂O₃)

Britagem e classificação:Matérias-primas como zircão e baddeleyita são trituradas em diferentes tamanhos de partículas (por exemplo, pós grossos, médios e finos) e misturadas de acordo com uma gradação específica para otimizar a estrutura do tijolo.

Moldagem:Moldagem a seco (formagem por prensa) ou moldagem úmida (fundição em pasta) é usada para garantir uma densidade uniforme do tijolo.

Disparo:A calcinação em alta temperatura (1.500–1.800 graus) promove reações minerais para formar fases cristalinas estáveis ​​(por exemplo, corindo de zircônio, baddeleyita), melhorando o desempenho em alta temperatura.

Ao combinar racionalmente matérias-primas contendo zircônio e componentes auxiliares, os tijolos com alto teor de zircônia podem atender aos rigorosos requisitos de materiais refratários em diversas aplicações industriais.

Comparação de desempenho: diferenças com outros materiais refratários

Cenários típicos de aplicativos e correspondência de desempenho

Tijolos com alto teor de zircão são amplamente utilizados em ambientes industriais de alta temperatura e altamente agressivos devido à sua excelente resistência ao calor, erosão, abrasão e choque térmico. Abaixo está uma descrição detalhada de suas principais áreas de aplicação e cenários típicos:

ⅠIndústria do vidro: a área de aplicação mais importante

Os tijolos com alto teor de zircão servem como refratários em partes críticas dos fornos de produção de vidro, especialmente em áreas de alta erosão e temperatura que afetam diretamente a vida útil do forno e a qualidade do vidro.

 

1. Seção de fusão do forno de vidro

Cenário:Área de fusão da matéria-prima de vidro (1500–1650 graus), exposta a líquidos de vidro altamente viscosos e voláteis (por exemplo, Na₂O, K₂O).

Aplicações:

Tijolos de parede de piscina: Tijolos eletrofundidos com alto teor de zircônio (ZrO₂ maior ou igual a 80%) resistem à lavagem e à erosão química de líquidos de vidro.

Tijolos de piso de forno: Colocados com tijolos com alto teor de zircônio ou zircão para evitar a penetração de vidro fundido e abrasão mecânica.

 

 

2. Orifício de fluxo líquido e pool de ouvido

 

Cenário:Passagem onde o líquido do vidro flui das seções de fusão para resfriamento em temperaturas de até 1600 graus; o fluxo é rápido e altamente erosivo.

Aplicações:Tijolos de corindo de zircônio eletrofundidos ou tijolos com alto teor de zircônio (ZrO₂ 60–85%) com alta densidade e forte resistência à penetração.

 

3. Parede do baú e abertura do pequeno forno

 

Cenário:Parede lateral do forno (parede superior) e área de queima de combustível, sujeita à lavagem por chama de alta temperatura e erosão por poeira.

Aplicações:Tijolos de zircão com baixo a médio teor de zircônio (ZrO₂ 50–70%) ou tijolos de alto zircão, equilibrando custo e resistência à corrosão.

 

4.Forno de fibra de vidro

 

Cenário:Produção de fibras de vidro onde o fundido contém alta concentração de flúor (por exemplo, NaF), que é altamente agressivo.

Aplicativo:Tijolos eletrofundidos com alto teor de zircônio para evitar corrosão por flúor e contaminação de fibra de vidro.

Ⅱ Indústria Metalúrgica: Resistência a Altas Temperaturas e Erosão de Escória Metálica

Usado na fundição de metais não ferrosos e em peças críticas das indústrias de ferro e aço para resistir à erosão por metal fundido e escória.

1.Forno de fundição de cobre, alumínio e zinco

Cenário:Revestimentos em contato com metal fundido e escória (por exemplo, escória de cobre contendo FeO, SiO₂; escória de alumínio contendo Al₂O₃, Na₂O).

Aplicações:Tijolos com alto teor de zircônio (ZrO₂ 60–70%) ou tijolos de zircão para paredes e fundos de fornos para prolongar a vida útil.

2.Equipamentos Auxiliares para Indústria Siderúrgica

Cenário: Steel pretreatment furnaces, iron ladle linings, exposed to high-temperature iron (>1500 graus) e escória alcalina.

Aplicações:Tijolos compostos com alto teor de zircônio ou zircônio-alumínio para resistir à erosão de escórias de CaO-MgO-SiO₂.

Ⅲ Indústria Cerâmica: Fornos de alta temperatura e peças de desgaste

Utilizado na queima de cerâmica para suportar altas temperaturas e desgaste do material.

1. Forro de forno de alta temperatura

Cenário:Cerâmica de uso diário, fornos de sinterização de cerâmica especial (forno vaivém, forno túnel) com temperaturas de 1200–1600 graus.

Aplicações:Tijolos de zircão ou zircão médio (ZrO₂ 50–60%) para paredes e telhados de fornos, resistentes à abrasão por poeira e choque térmico.

2. Móveis para Fornos e Saggers

Cenário:Os móveis do forno que transportam tarugos cerâmicos devem suportar altas temperaturas (1300–1500 graus) e aquecimento e resfriamento rápidos e repetidos.

Aplicações:Saggers ou galpões confeccionados em tijolos com alto teor de zircônio e excelente resistência ao choque térmico, reduzindo rachaduras e quebras.

Ⅳ Indústria Química e Energética: Resistência à corrosão e ambientes de alta temperatura

1. Revestimento de Reator Químico

Cenário:Crackers de alta temperatura em indústrias petroquímicas, gaseificadores químicos de carvão expostos a gases corrosivos (CO₂, H₂S) ou sais fundidos.

Aplicações:Tijolos com alto teor de zircônio ou tijolos de corindo de zircônio eletrofundidos para resistir à corrosão química e à oxidação em alta temperatura.

2. Incineradores de Resíduos

Cenário:Gases ácidos (por exemplo, HCl, SO₂) e cinzas volantes gerados durante a incineração corroem os revestimentos dos fornos.

Aplicações:Tijolos com alto teor de zircônio em peças de fornos propensas à corrosão para estender os ciclos de manutenção.

Ⅴ Outros campos de alta temperatura

1. Fornos Refratários

Cenário:Fornos tipo túnel ou vaivém para produção de tijolos refratários, com revestimentos para suportar temperaturas acima de 1700 graus.

Aplicações:Tijolos com alto teor de zircônio ou zircão usados ​​em mesas e abóbadas de vagões de forno para reduzir mudanças estruturais em altas temperaturas.

2. Indústria Nuclear e Campos Especiais

Cenário:Componentes de alta temperatura de reatores nucleares e revestimentos da indústria aeroespacial que exigem resistência à radiação e a temperaturas extremas.

Aplicações:Tijolos especiais com alto teor de zircônio (por exemplo, tijolos de ZrO₂ puro), aproveitando seu alto ponto de fusão e estabilidade química.

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02/Ciclo de entrega e logística

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