Refractories and its types www.chemicallibrary.blogspot.com

1. For more chemical engineering 
eBooks and solution manuals visit 
here
www.chemicallibrary.blogspot.com

2. Contents table
R
Refractory
R
Classification
R
Properties of Refractories
R
General Manufacturing (flow sheet)
R
General Manufacturing (flow sheet)
R
Selection of Refractories
R
Applications
-Refractories in Cement Industry.
R
Some Common Refractories

3. Refractory
A refractory material is one that retains its strength an d do 
not fuse at high temperatures.
ASTM defines refractories as "non-metallic materials having  
those chemical and physical properties that make them 
applicable for structures, or as components of systems, 
that are exposed to environments above 1,000
°
F (811
K; 
that are exposed to environments above 1,000
°
F (811
K; 
538°C)“.
Examples 
Fire clay.
Silica.
Chromite magnesite.

4. Classification
Refractories can be classified
-on the basis of chemical composition
-
method of manufacture
-
method of manufacture
-according to their refractoriness. 

5. On the basis of chemical composition
R
Acidic refractories
These are used in areas where slag and atmosphere are acidic. 
They are stable to acids but attacked by alkalis.
e.g. fire clay, silica, Quartz, Zirconia.
R
Basic refractories
These are used on areas where slags and atmosphere are basic, 
stable to alkaline materials but reacts with acids. 
e.g.  Magnesia , Alumina, Dolomite.
Contd…

6. Contd.. R
Neutral refractories
These are used in areas where the atmosphere is 
either acidic or basic and are chemically stable to 
both acids and bases.
e.g. Chromite, Carbide, Mullite. e.g. Chromite, Carbide, Mullite.

7. Based on refractoriness
R
Low heat duty refractories
For low temperature environment i.e. 1520 —1630 ºC
R
Medium heat duty refractories 
For temperature ranging from 1630
—
1670 
º
C
For temperature ranging from 1630
—
1670 
º
C
R
High heat duty refractories
For temperature ranging from 1670—1730  ºC
R
Super duty refractories
For temperature above 1730  ºC

8. On basis of Manufacture
R
Dry pressed
R
Fused Cast
R
Hand molded
R
Formed 
R
Unformed

9. Properties
R
Porosity
Greater the porosity of the refractory great is the  
chance of chemical attack of material
R
Refractoriness or Fusion point
The temperature at which the refractory fuses, so i t  The temperature at which the refractory fuses, so i t 
must be higher than the operating temperature of 
the refractory.
R
Strength
It is the resistance of the refractory to loads ten sion 
and shear stresses. 
Contd..

10. Contd..
RThermal Conductivity
For a given composition, a better pressed,less permeable 
product has higher thermal conductivity.
-For use in Furnace and kiln Thermal conductivity should 
be low.
-For use in coke oven and regenerators thermal 
conductivity should be high. conductivity should be high.
RSpalling
It is the fracture of refractory due to its uneven 
expansion on account of heat when they are 
subjected to rapid heating and cooling.  
Contd..                                                     

11. Contd..
R
Slag Resistance
It is the resistance to slag action which depends o n 
nature of the slag and refractory.
R
Abrasion resistance
R
Abrasion resistance
It is the resistance to abrasion which can be 
increased by using dense (low porosity) fine 
grained and wear resistance refractory. R
Erosion resistance
Resistance to erosion due to mechanical action.

12. Manufacturing steps
R
Transportation of Raw material
R
Grinding
R
Pre-Treatment
Calcination
Stabilizer addition
R
Mixing
Bonding material
Wet Mixing (14-20% water)
Semi plastic
Dry Mixing ( < 5% water)
R
Moulding 
Hand Moulding (Wet Mixed)
Machine Moulding (Dry and Semi wet Mixed)
Contd..

13. Contd..
R
Drying
Avoids high shrinkage and gives strength.
Make refractories safe for handling.
R
Firing
R
Firing
Removes water of Hydration,
30% Shrinkage in Volume.

15. Selection of Refractories
R
Area of application
R
Working temperatures
R
Extent of abrasion and impact
R
Stress due to temperature gradient Heat transfer and fuel conservation
R
Heat transfer and fuel conservation
R
Cost consideration

16. Applications
Refractories are meant to sustain at high temperature so  
the very common applications are 
R
Used in furnaces such as blast furnace and coke oven.
R
Used in boilers.
R
Mostly used in cement industry in
R
Mostly used in cement industry in
Preheater
Rotary Kiln
Burner pipe 
Clinker cooler

17. Some Common Refractories Some Common Refractories

18. Fire Clay refractories
RCommon in industry: materials available 
and inexpensive
RConsist of aluminium silicates
Decreasing melting point with increasing 
R
Decreasing melting point with increasing  impurity and decreasing AL2O3

19. High Alumina Refractories
R45 -100% alumina
RHigh alumina % = high refractoriness
RApplications: hearth and shaft of blast 
furnaces, ceramic kilns, cement kilns,  furnaces, ceramic kilns, cement kilns,  glass tanks

20. Silica Bricks
R>93% SiO2 made from quality rocks
RIron & steel, glass industry
RAdvantages: no softening until fusion point 
is reached; high refractoriness; high  is reached; high refractoriness; high  resistance to spalling, flux and slag, volume 
stability

21. Zirconia refractories
RZirconium dioxide ZrO2
RStabilized with calcium, magnesium, etc.
RHigh strength, low thermal conductivity, not 
reactive, low thermal loss reactive, low thermal loss
RUsed in glass furnaces, insulating refractory

22. Question ? Question ?

23. For more chemical engineering eBooks and 
solution manuals visit here
www.chemicallibrary.blogspot.com