В настоящее время и на ближайшую перспективу главными видами огнеупоров крупно-масштабного производства для черной металлургии являются оксидоуглеродистые, описываемые четырехкомпонентной системой MgO— Al2O3-SiO2-C.
Первым главным обобщенным физико-химическим параметром, определяющим относительную износоустойчивость огнеупоров в экстремальных условиях службы, является их энергоплотность. Энергоплотность представляет собой суммарное количество энергии, которое необходимо затратить на полное разрушение единицы объема материала (вещества), равное отношению энергии образования к мольному объему соединения.
В системе MgO-Al2O3-SiO2-C имеется семь оксидных огнеупорных соединений с температурами плавления от 2800 до 1710 °С и графит с температурой возгонки 3800-42000С. Энергоплотность и температура плавления алюминий и магнийсодержащих соединений не коррелируют в прямой зависимости с температурами плавления.
Наблюдается явное преимущество глиноземосодержащих соединений в сравнении с химическими аналогами магнезиального состава по величине расчетной (теоретической) энергоплотности оксидов. Повышенная энергоплотность глиноземосодержащих материалов находит практическое подтверждение в их более высокой износоустойчивости при службе под воздействием шлаков различной основности (кроме высококальциевых), в инертности к восстановительным жидким и газовым средам, меньшем тепловом расширении, более высокой прочности, твердости и других свойствах. На основе плотноспеченного корунда разработан и широко применяется уникальный термостойкий материал — табулярный глинозем, аналога которому среди высокоогнеупорных магнезиальных огнеупоров нет.
На основании изложенного можно предполагать, что дальнейший научно-технический прогресс в отрасли будет происходить путем увеличения относительной доли корундосодержащих и высокоглиноземистых огнеупоров с уменьшением объемов производства материалов кислого и основного составов. С определенным допущением можно утверждать, что уникальные физико-химические (амфотерные) свойства Аl2О3 и соединений на его основе обусловливают большую широту и универсальность их практического применения в качестве огнеупоров, абразивов и другой продукции.
Расширение производства высокоглиноземистых (корундовых, корундомуллитовых, муллитокорундовых) огнеупоров в значительной мере сдерживается состоянием минеральносырьевой базы и относительно высокой стоимостью технического глинозема, производство которого сконцентрировано в алюминиевой подотрасли.
В настоящее время для производства огнеупоров используют широкий ассортимент природных и синтетических сырьевых материалов. Износоустойчивость и эффективность применения изделий и материалов, описываемых системой Al2O3-SiO2, определяется в основном вещественным (химико-минеральным) составом исходного сырья. Качество природного огнеупорного алюмосиликатного минерального сырья возрастает пропорционально содержанию в нем Аl2О3 в ряду: пирофиллит, каолинит (огнеупорные глины), бокситовые глины (гидроксиды алюминия + каолин + минералы железа и титана), минералы группы кианита (андалузит, силлиманит, дистен), маложелезистые бокситы.
