耐火原料の分類方法は何ですか？

耐火原料は酸とアルカリによって主に以下の5つに分類されます。

（１）酸性原料
珪質原料は主に石英、鱗石英、珪岩、玉髄、チャート、オパール、珪岩、白珪砂、珪藻土などから成り、これらの珪質原料は少なくとも90％以上のシリカ（SiO2）を含み、純粋な原料は最大99％以上のシリカを含みます。珪質原料は高温化学反応において酸性を示し、金属酸化物が存在する場合、または化学反応と接触すると、溶融性珪酸塩に変化します。そのため、珪質原料に微量の金属酸化物が含まれていると、耐熱性に重大な影響を与えます。

（２）半酸性原料
主に耐火粘土です。従来の分類では粘土は酸性物質として分類されていましたが、これは正しくありません。耐火原料の酸性度は、遊離シリカ（SiO2）を主成分としています。これは、耐火粘土と珪素質原料の化学組成から判断すると、耐火粘土中の遊離シリカは珪素質原料よりもはるかに少ないためです。

一般的な耐火粘土には30%～45%のアルミナが含まれており、アルミナが遊離状態になることは稀で、シリカと結合してカオリナイト（Al2O3・2SiO2・2H2O）を形成します。たとえシリカが少量過剰であったとしても、その影響はごくわずかです。そのため、耐火粘土の酸性は珪質原料に比べてはるかに弱いと考えられます。耐火粘土は高温で遊離珪酸塩と遊離アルミナに分解されますが、変化せず、加熱を続けると遊離珪酸塩と遊離アルミナが結合して石英（3Al2O3・2SiO2）となると考える人もいます。石英はアルカリスラグに対する耐酸性に優れており、耐火粘土中のアルミナ含有量の増加に伴い、酸性物質の含有量が徐々に減少します。アルミナ含有量が50%に達すると、アルカリ性または中性の性質を示します。特に、高圧下で製造された粘土レンガは、高密度、緻密な成形体、低気孔率を特徴としており、高温条件下でもシリカよりもアルカリスラグに対する耐性が優れています。また、石英は侵食性が非常に低いため、耐火粘土を半酸性に分類することが適切であると考えられます。耐火粘土は、耐火物業界において最も基本的な、かつ広く使用されている原料です。

（３）中性原料
中性原料は主にクロマイト、グラファイト、シリコンカーバイド（人工）であり、いかなる温度条件下でも酸またはアルカリ性スラグと反応しません。現在、天然にはクロマイトとグラファイトの2種類の中性原料が存在します。天然グラファイトに加えて、人造グラファイトも存在します。これらの中性原料はスラグに対する優れた耐性を有し、アルカリ性耐火材料および酸性耐火断熱材に最適です。

（4）アルカリ性耐火物原料
主にマグネサイト（マグネサイト）、ドロマイト、石灰、オリビン、蛇紋石、高アルミナ酸素原料（時には中性）で、これらの原料はアルカリスラグに対する耐性が強く、主に石工用アルカリ炉で使用されますが、特に酸性スラグと化学反応を起こしやすく、塩になります。

（５）特殊耐火物
主にジルコニア、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化セリウム、酸化トリウム、酸化イットリウムなどです。これらの原料は、各種スラグに対してそれぞれ異なる程度の耐火性を有していますが、原料源が限られているため、多くの耐火物産業では使用できず、特殊な状況でのみ使用されるため、特殊耐火原料と呼ばれています。