輕質耐火材料

輕質耐火材料是指氣孔率很高而體積密度很低(一般小於1.3克每立方厘米)的 耐火材料。主要有粘土輕質磚、輕質矽磚、高鋁輕質磚、鹼性輕質磚等。其採用耐火物料為原料結合可形成多孔結構的方法，如用可燃加入劑、膨脹劑、泡沫法、化學法和熔融噴吹法等。這種耐火材料由於具有多孔結構，故導熱性低、隔熱性好，也稱隔熱耐火材料。

基本介紹

• 中文名：輕質耐火材料
• 外文名：light weight refractory
• 特點：氣孔率高、體積密度小
• 分類：輕質矽磚、高鋁輕質磚等
• 方法：泡沫法、化學法等
• 領域：冶金、土木、建築等

概述

輕質耐火材料又稱隔熱耐火材料，是一種氣孔率高、體積密度小、導熱係數低的耐火材料。按體積密度分輕質磚(體積密度0.4～1.3g/cm)和超輕質磚 (< 0.4g/cm)。按使用溫度分低溫隔熱材料(600～900℃)、中溫隔熱材料(900～1200℃)和高溫隔熱材料(>1200℃)。按製品形狀分為定型輕質耐火材料和不定型輕質耐火材料。按材質分粘土質、高鋁質、硅藻土質、矽質、堇青石質等。製備輕質耐火材料的方法有可燃物加入法、泡沫法、化學法和多孔材料法。採用輕質耐火材料可節省燃料、提高熱效率、降低環境溫度、減輕爐體重量、改善勞動環境。由於氣孔率大，強度較低，抗渣性差，不宜用於承重結構和與熔液接觸或高速氣流通過的部位，主要用作熱工設備的保溫、隔熱層材料。

基本類別

有多種分類方法：

①按體積密度分類。體積密度在 0.3～1.3克每立方厘米的為輕質磚；低於 0.3克每立方厘米的為超輕質磚。

②按使用溫度分類。使用溫度600～900℃為低溫隔熱材料;900～1200℃為中溫隔熱材料;超過1200℃的為高溫隔熱材料。

③按製品形狀分類。一種是定形的輕質耐火磚，包括粘土質、高鋁質、矽質以及某些純氧化物輕質磚等；另一種是不定形輕質耐火材料，如輕質耐火混凝土等。

制磚工藝

燒盡加入物法

在制磚的泥料中，加入容易燒盡的加入物，如鋸木屑、石油焦、木炭、煙煤、木質素等。燒成時這些加入物被燒盡而使製品具有較高的氣孔率。

泡沫法

在制磚的泥漿中，加入諸如松香皂、角皂素、聚苯乙烯等泡沫劑，並以機械方法使之起泡，經燒成後獲得多孔的製品。

化學法

利用可產生氣體的化學反應，於制磚過程中獲得多孔製品。通常是在泥漿中加入碳酸鹽（如白雲石、菱鎂礦）和無機酸作發泡劑，再以半水石膏或水硬性物質（如水泥）作穩定劑。

多孔材料法

用天然的硅藻土或人造的粘土泡沫熟料、氧化鋁或氧化鋯空心球等多孔原料製取輕質耐火磚。常用並較方便的是燒盡加入物法和泡沫法。

幾種主要輕質耐火材料的性能

輕質矽磚

輕質矽磚是以矽石為原料，採用燃燼加入物法製成的含二氧化矽在91%以上的多孔輕質磚，也可製成不燒製品。輕質矽磚的一些性能與緻密矽磚相接近。其體積密度為0.9~1.10克每立方厘米；耐壓強度為1.96～5.83 MPa；導熱性較低。350℃時導熱係數為3.49~4.19 W/(m*℃)；耐熱震性有所提高；高溫下有微小的殘餘膨脹。1450℃時的膨脹率小於0.2%。

輕質黏土磚

輕質黏土磚是含氧化鋁為30%~46%的具有多孔結構的輕質耐火製品，是採用可塑泥料燃燼加入物製成的多孔製品。輕質黏土磚的體積密度為0.75~1.20 克每立方厘米；耐壓強度0.98~5.88 MPa；300℃時導熱係數為0.795~2.93 W/(m*℃)；使用溫度一般為900～1250℃，最高使用溫度為1200～1400℃。

輕質高鋁磚

輕質高鋁磚的氧化鋁含量在48%以上，是以莫來石與玻璃相，或剛玉相與玻璃相為主要組成的具有多孔結構的耐火製品。其性能優於輕質矽磚和輕質黏土磚。採用工業氧化鋁及高鋁礬土等原料生產的輕質高鋁磚和輕質剛玉磚，耐火度高達1800℃，最高使用溫度可達1 650℃。

輕質混凝土

輕質混凝土是用輕質骨料的粉料，加膠結劑、外加劑配合製成混合料，直接澆注成具有多孔結構的整體式爐襯或製成多孔製品。除具有混凝土的特性外，它還具有絕熱、保溫和體輕等輕質材料所具宥的性能，並有一定的承重能力。加氣耐火混凝土是用耐火材料、膠結劑和外加劑按比例配合，採用化學法製造的具有多孔結構的耐火混凝土。

耐火纖維

耐火材料性能特點

耐火纖維是纖維狀的一種新型高效絕熱材料。它既具有一般纖維的特性（如柔軟，強度高，可加工成各種棉、繩、帶、氈、毯等），又具有普通纖維所沒有的耐高溫、耐腐蝕性能。目前，耐火纖維的生產和套用得到迅速的發展，各種高溫國窯使用耐火纖維後，節能效果顯著提高。它的主要性能：①耐高溫，最高使用溫度可達1250~2500℃； ②低熱導率； ③體積密度小，耐火纖維的體積密度僅為0.1~0.2 克每立方厘米④化學穩定性好；⑤耐熱震性好；⑥熱容量低。另外，耐火纖維還具有柔軟、易加工、施工方便等特點。

耐火纖維的生產方法

耐火纖維的生產方法生產方法很多，主要有：熔融噴吹法、高速離心法、膠體法。其中膠體法是將物配製成膠體鹽類，並在一定條件下固化成纖維坯體，最後煅燒成纖維的方法。

氧化鋁、氧化鋯空心球及其製品

氧化鋁空心球及其製品

氧化鋁空心球及其製品能在1800℃以下長時間使用，在高溫下也具有較好的化學穩定性和耐侵蝕性，且在氫氣氣氛下使用非常穩定。將氧化鋁原料用電弧爐熔融至2000℃左右，熔液傾倒用高壓空氣吹散液流，在空中冷卻因表面張力作用即成氧化鋁空心球。將所得的空心球過篩，除去細粉和大的碎片、顆粒等，將成品氧化鋁空心球色裝，即作為成品出廠。通常採用70%的氧化鋁空心球與30%的燒結氧化鋁細粉，以硫酸鋁結合，用木模加壓、振動成型。坯體經乾燥後，根據不同情況，採用高溫燒成或輕燒成為製品。

氧化鋯空心球及其製品

氧化鋯空心球及其製品能在更高溫下使用，且能在2200℃下長時間使用。氧化鋯的導熱係數約為氧化鋁的一半，其隔熱性能更好，作為高溫保溫材料，氧化鋯空心球及其製品。熔點為2700℃，是一種高級耐火材料，但在一定的溫度下會發生晶型轉變，不能穩定地使用。其他輕質耐火材料如棉可作為填充物及隔熱材料，直接用於熱工設備。纖維氈是將纖維交錯黏壓，成為具有一定強度的氈製品，如纖維毯、纖維帶。此外有纖維繩、布、纖維大塊及各種形狀的產品，還有纖維水泥、纖維噴塗料、搗打料和澆灌料等不定型耐火材料產品。