[科普中國]-粘土質(zhì)隔熱耐火材料

黏土質(zhì)絕熱耐火材料又稱輕質(zhì)黏土耐火材料。氣孔率高、體積密度低的黏土質(zhì)耐火材料。通常氧化鋁含量為30%～46%。耐火度不低于1580℃。按體積密度大小從1.5～0.4克每立方厘米分為10個品種。常溫耐壓強(qiáng)度在6Pa～1MPa之間，熱導(dǎo)率(350±25℃)在0.70～0.20W/(m·K)之間。規(guī)定溫度下的重?zé)€變化率不大于2%。工作溫度在1200～1 400℃之間。是使用得最廣泛的絕熱耐火材料。 1

黏土耐火材料通識黏土質(zhì)耐火材料(Fireclay Refractory)是指Al2O3含量在30%～45%范圍內(nèi)，以黏土為主要原料制得的一類耐火材料。根據(jù)原料和生產(chǎn)工藝的不同，黏土質(zhì)耐火材料分為普通黏土磚、全生料黏土磚、多熟料黏土磚等。黏土磚采用半干壓成型，通常在1250～1350 ℃燒成，燒成氣氛為氧化氣氛。生產(chǎn)簡便，價格便宜，應(yīng)用廣泛。

黏土質(zhì)耐火材料的性質(zhì)及高溫性能取決于制品的化學(xué)組成。其耐火度、荷重軟化溫度等隨Al2O3含量的增加而提高，雜質(zhì)的存在會使這些性能降低。黏土磚的荷重軟化溫度在1200～1500 ℃之間。通常，黏土磚中的莫來石含量越大，莫來石晶粒發(fā)育得越完整，玻璃相含量越少及玻璃相中SiO2含量越高，則其荷重軟化溫度越高。

黏土磚的抗熱震性較好，但受組成與結(jié)構(gòu)的影響變化很大，1100 ℃水冷的次數(shù)在10～100次之間變動。莫來石含量高、方石英含量少、玻璃相含量少的黏土磚的抗熱震性好。

黏土制品為酸性耐火材料，抗酸性熔渣侵蝕性強(qiáng)，是一種使用范圍極廣的普通耐火材料，可在鋼鐵工業(yè)中的干熄焦?fàn)t、加熱爐、鐵水包，以及煉鋁工業(yè)中的煉鋁爐等工業(yè)設(shè)備中使用。為了提高黏土制品的高溫性能，應(yīng)盡可能提高基質(zhì)中Al2O3的含量，使基質(zhì)中Al2O3/SiO2的比值接近莫來石組成，提高基質(zhì)純度；或引入外加物，增大液相黏度，控制燒成溫度。2

粘土質(zhì)隔熱耐火材料分類輕質(zhì)耐火材料、即耐火絕熱材料的分類方法有如下幾種：

1)按使用溫度可分為：低溫隔熱材料1200℃：如輕質(zhì)剛玉磚。

2)根據(jù)輕質(zhì)耐火材料的使用方式可分為不直接向火的隔熱材料和直接向火的隔熱材 料。

3)根據(jù)體積密度可分為一般輕質(zhì)耐火材料(通常指體積密度為0.6～1.0克每立方厘米)和 超輕質(zhì)耐火材料(通常指體積密度為0.3～0.4克每立方厘米)。

4)根據(jù)生產(chǎn)方法可分為可燃加入物法、泡沫法和化學(xué)法。

5)根據(jù)原料可分為粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)等輕質(zhì)磚。

我國輕質(zhì)耐火材料是按密度和使用部位分類?？煞譃檩p質(zhì)硅磚，輕質(zhì)粘土耐火制品，輕質(zhì)高鋁磚。

輕質(zhì)耐火材料體積密度小，熱容小，氣孔率高，重?zé)湛s小。國內(nèi)外研究表明，采用高質(zhì) 量的輕質(zhì)耐火材料砌筑熱工窯爐，可降低能耗2/5～3/5。3

具體介紹硅藻土磚硅藻土磚是以天然多孔狀硅藻土為原料制成的隔熱制品。天然硅藻土為藻類有機(jī)物質(zhì)腐敗后形成的松軟多孔礦物，主 要成分為二氧化硅(73%～95%)，有良好絕熱性能。在硅藻土中加入少量 結(jié)合粘土與可燃物，經(jīng)潤濕混合，成型和燒成，制得不同形狀制品。按形狀復(fù) 雜程度分為標(biāo)型、普型、異型和特型， 按體積密度分為6種。體積密度范圍： 0.4～0.7克每立方厘米，300℃導(dǎo)熱系數(shù)為 0.13～0.21W/m·K，常溫耐壓強(qiáng)度 0.6～2.5MPa，耐火溫度達(dá)1280℃， 最高使用溫度900～1000℃。用作工 業(yè)窯爐、熱工設(shè)備和管道的隔熱、保溫材料。4

蛭石蛭石被廣泛用于制造輕質(zhì)磚，是鐵、鎂含水硅鋁酸鹽類礦物。屬單斜晶系， 主要是由金云母和黑云母形成，呈微綠的褐色或金黃色，呈珍珠光澤和脂肪光 澤，硬度1～1.5，相對密度2.4～2.7，在加熱到800℃～1000℃時，因脫水產(chǎn)生 剝離膨脹現(xiàn)象，比原來的體積脹大10～25倍，比重顯著減小，并呈蛭狀，因而得名。5

輕質(zhì)剛玉磚輕質(zhì)剛玉磚又稱“高鋁隔熱磚”。指氧化鋁在45～50%之間主要由莫來石和玻璃相或剛玉共同組成的輕質(zhì)耐火制品。通常采用高鋁礬土熟料加少量粘土，經(jīng)破碎、粉磨后用氣體發(fā)生法或泡沫法以泥漿形式澆注成型，也可用工 業(yè)氧化鋁代替部分礬土熟料或以粗顆粒置換部分細(xì)粉制得。氣孔率為62～70%，體積相對密度0.87～1.38，日本采用氧化鋁空心球耐火隔熱制品。這種 磚的特點(diǎn)是耐高溫、荷重軟化點(diǎn)高，強(qiáng)度大，熱穩(wěn)定性好，抗還原性氣氛強(qiáng)，主要用于不受熔融物料和侵蝕性氣體侵蝕和沖刷的內(nèi)襯。5

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)