O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

Z. Kaňová – Z. Zugárková Charakteristiky přírodních andalusitů a jejich vliv na průmyslové využití – použití Kerphalitu KF ve slévárenství

lat, Slovenská republika, a Lisens v rakouských Alpách. Tyto výskyty však nejsou průmyslově těženy. Světově významná (aktuálně těžená) ložiska andalusitu se vyskytují ve Francii, Číně a Peru v dynamicky metamorfovaných oblastech, zatímco většina jihoafrických ložisek souvisí s kontaktní metamorfózou [3], [7], [8], [9]. Svě t ová t ě ž b a a n d a l u s i t u a v ý s t u p n í produkty K největším světovým producentům andalusitu patří Jihoafrická republika. Světovým lídrem v těžbě andalusitu je francouzská firma Imerys. Těžbu a zpracování v jednotlivých zemích zastupují její dceřiné společnosti. Prostřednictvím dceřiných společností se andalusit v současnosti těží v pěti povrchových dolech na světě a následně zpracovává v šesti zpracovatelských závodech (tab. I). Základní klasifikace andalusitových koncentrátů závisí na procesu zpracování. Rozlišují se tři základní typy andalusitových surovin: neupravené (přímo z dolu), prosáté a mleté a prémiové produkty [10]. Pr ů my s l ové v y u ž i t í a n d a l u s i t u V současné době je andalusit využíván jako jedna z klíčových surovin pro žárovzdorné výrobky ve slévárenském a sklářském, zejména však v keramickém průmyslu. Výroba žárovzdorných produktů je relativně jednoduchá, avšak energeticky náročná. Důležitými parametry při výrobě jsou důslednost, dodržování technologických postupů, použití kvalitních vstupních surovin a udržení jejich stabilní jakosti. Neméně důležité je sledování životního cyklu žárovzdorného produktu, opotřebení a životnost [11], [12]. Technologie výroby žárovzdorných tvarovek je založena na přípravě pracovní hmoty drcením, mletím a mísením vstupních komponent pro jednotlivé receptury a na následném strojním lisování nebo ručním formování požadovaných tvarovek. Tvarovky se po vysušení vypalují v tunelových nebo vozokomorových pecích a po kontrole připravují k expedici. Pojivovým systémem bývá zpravidla bentonit za přídavku vody [10], [13].

především díky vysoké hutnosti, odolnosti vůči změnám teplot (tab. II), pevnosti a únosnosti žáru [14], [15], [16]. Z pohledu použitelnosti v technických aplikacích se hlinitokřemičité výrobky třídí dle ČSN EN ISO 10081-1 na klasifikační skupiny dle obsahu Al2O3, popř. podle SiO2 [11]. Je nutné zdůraznit, že rostoucí obsah Al2O3 není vždy zárukou kvality. Fáze Al2SiO5 se vzájemně liší objemovými změnami při výpalu (tab. II), rychlostí a teplotou mullitizace, minimálně chemickým složením a z technologického hlediska škodlivými příměsmi. Příměsi bývají často zdrojem pigmentových skvrn u žárovzdorných tvarovek (obr. 1 a 2) a při velikosti nad 8,0 mm vedou k jejich začlenění do neshodné výroby. Příčina pigmentových defektů na žárovzdorných tvarovkách (obr. 2), jejichž primární surovinou je andalusitový koncentrát z Jihoafrické republiky, byla předmětem zkoumání. V době zpracování rešeršní části nebyl zdroj skvrn jednoznačně identifikován. Bylo odhadováno, že by se mohlo jednat o grafit. Základní členění produktů (andalusitových koncentrátů) probíhá především na základě granulometrie a typu aplikace (slévárenství, žárovzdorné tvarové i netvarové výrobky, plnivo nátěrů). Doposud nejširší uplatnění si našly andalusitové koncentráty při výrobě žárovzdorných tvarových i netvarových výrobků. Expanze je důležitým faktorem pro ovládání vypalovacích procesů, zejména pokud jde o žárovzdorné cihly, vyzdívky, pánve pro ocel atd. Expanze andalusitu minimalizuje štěpení cihel a trhliny žárobetonu [7]. Cílem aplikace andalusitových písků s obchodním označením Kerphalite KF ve slévárenství je eliminace negativních účinků cristobalitické expanze křemenného písku, který je stěžejní surovinou pro výrobu slévárenských forem i jader (obr. 4). M e t o d i ka

Pro účely výzkumu byly shromážděny andalusitové produkty Kerphalite z Francie, Randalusite, Durandal, Purusite, Krugerite z Jihoafrické republiky a vzorky hornin obsahující andalusit z lokalit v České republice. Výběr vzorků byl volen s přihlédnutím nejen ke genetickému původu, ale také k průmyslovému využití. Vzorky byly podrobeny detailní analýze zahrnující makro- a mikropopis včetně fotodokumentace, u koncentrátů byla stanovena zrnitost. Soubor makrovzorků hornin s andalusitem a koncentrátů Tab. I. Přehled světových průmyslových ložisek andalusitu firmy Imerys [10] Tab. I. An overview of world industrial andalusite deposits of the company Imerys [10] andalusitu byl zdokumentován fotoaparátem Nikon P100 na Ústavu geoSvětadíl lokalizace těžby genetický typ obchodní název max. velikost (koncentrátu) částic [mm] logických věd MU. Z deseti reprezentaČína Xingjian kontaktní metamorfóza Yilong 3,0 tivních vzorků bylo zhotoveno 7 ks lešKrugerpost kontaktní metamorfóza Krugerite 3,0 těných výbrusů a 3 ks nábrusů pro Thabazimbi kontaktní metamorfóza Purusite 4,0 účely mikroskopického popisu. Byly jižní Afrika Randalusite 8,0 použity polarizační mikroskopy NU-2 Havercroft kontaktní metamorfóza Durandal 8,0 Carl Zeiss Jena a Olympus a pořízena Evropa Glomel kontaktní metamorfóza Kerphalite 1,6 fotodokumentace fotoaparátem Canon

Kvalitativní požadavky na žárovzdorné materiály Žárovzdorné výrobky podléhají rozrušujícím vlivům působením vysokých teplot v průmyslových pecích a topeništích. Důležitými vlastnostmi ovlivňujícími zásadně tyto vlivy jsou: únosnost v žáru, žárovzdornost, objemová stálost při vysokých teplotách, odolnost vůči změnám teplot a odolnost vůči korozi struskou. Klasifikace žárovzdorných materiálů a produktů je řízena nejen normami, ale také nenormovanými postupy, které jsou pro tyto materiály charakteristické. Kvalitativně je andalusit preferován oproti silimanitu a kyanitu

422

S l é vá re ns t v í . L X I V . li s to p a d – p ro s in e c 2016 . 11–12

Tab. II. Tab. II.

Charakteristiky minerálů Al2SiO5 důležitých pro výrobu žárovzdorných materiálů [11] Characteristics of Al2SiO5 minerals important for the manufacture of refractory materials [11]

Minerál

hustota [kg · m −3]

zvětšení objemu [%]

teplota počátku mullitizace [°C]

kyanit

3,50–3,60

16–18

1300–1350

silimanit

3,20–3,25

7–8

1500–1550