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耐火材料行業知識

耐火材料有哪些

  耐火材料有很多種類,按不同的標準存在不同的劃分方式。了解耐火材料的種類對認識耐火材料有意義。本節文中我們將討論主要的耐火材料有哪些?

一、按化學性質分類

按化學性質耐火材料可分為酸性耐火材料、堿性耐火材料與中性耐火材料。

 。1酸性耐火材料。通常指以二氧化硅為主要成分的耐火材料。在高溫下易與堿性耐火材料、堿性渣、高鋁耐火材料或含堿化合物起化學反應。

 。2)堿性耐火材料。在高溫下易與酸性耐火材料、酸性渣、酸性熔劑或氧化鋁反應的耐火材料。這類耐火材料通常以氧化鎂、氧化鈣或兩者共同作為其主要成分。

 。3)中性耐火材料。在高溫下不與酸性耐火材料、堿性耐火材料、酸性或堿性渣或熔劑發生明顯化學反應的耐火材料。如剛玉及碳化硅制品等。應該注意的是不發生明顯的化學反應并不等于完全不發生反應。在一定的條件下,反應是可以進行的。

二、按耐火材料供貨形態分類

按供給形態,耐火材料可分為定形耐火材料與不定形耐火材料。

 。1定形耐火材料。指具有固定形狀的耐火制磚與保溫磚。分為致密定形耐火磚與保溫定形耐火磚兩類。前者為總氣孔率小于45%的制品,后者為總氣孔率大于45%的制品。按形狀的復雜程度,定形耐火磚又可分為標準耐火磚與異形耐火磚等。前者指形狀比較簡單的耐火磚,如直形磚(磚形為平行六面體)與楔形磚等,后者則是指形狀較為復雜的耐火磚。

我國現有標準中沒有對異形耐火磚的復雜程度做具體規定。

 。2)不定形耐火材料。由骨料(顆粒)、細粉與結合劑及添加物組成的混合料,以散料為交貨狀態直接使用,或者加入一種或多種不影Ⅱ向耐火材料使用性能的合適液體后使用。

在某些不定形耐火材料中還可以加入少量金屬、有機或無機纖維材料。不定形耐火材料的品種很多,主要有澆注料、可塑料、搗打料、干式料、噴射料、接縫料、擠壓料、涂料、炮泥、泥漿等。

應該說明的是,所謂定形與不定形耐火材料也是相對的。由不定形耐火材料澆注或模塑成一定形狀并經預處理而得到的預制塊是以定形制品的形式供貨的,但它的整個生產工藝與不定形耐火材料相同。因此,也可將它歸入不定形耐火材料中。

三、按結合形式分類

按耐火材料中各組分(顆粒、細粉)之間的結合形式,耐火材料可分為陶瓷結合、化學結合、水化結合、有機結合與樹脂結合等多種。

 。1)陶瓷結合。在一定溫度下,由于燒結或液相形成而產生的結合稱陶瓷結合。這類結合存在于燒成制品中,燒成磚大都屬陶瓷結合耐火材料。

  在陶瓷結合耐火材料中還應提到所謂直接結合耐火材料。在我國及ISO標準中沒有直接結合耐火材料的定義。但在美國標準ASTM及日本標準JIS中仍有規定。前者定義直接結合磚為顆粒主要通過固相擴散機理連結的燒成耐火材料(ASTM C7I)。JIS標準則定義直接結合耐火材料為具有高耐火顆粒直接結合結構的耐火材料(JIS R2001)。直接結合一詞最早出現在鎂鉻耐火材料中。認為一種高純度的鎂鉻磚的方鎂石或尖晶石之間是直接連結的,不存在中間相。但隨著近代顯微鏡技術及材料科學的發展,發現顆粒之間并非真正的直接結合,結合部常存在雜質集中或晶格畸變的區域。但直接結合這一名詞還經常出現在耐火材料,主要是堿性耐火材料文獻中。

 。2)化學結合。在室溫或更高的溫度下通過化學反應(不是水化反應)產生硬化形成的結合,包括無機或無機一有機復合結合。這種結合常見于各種不燒耐火磚中。

 。3)水化結合。在常溫下,通過某種細粉與水發生化學反應產生凝固和硬化而形成的結合。這種結合常見于澆注料中。如水泥結合澆注料。

 。4)有機結合。在室溫或稍高溫度下靠有機物質產生硬化形成的結合。這種結合常見于不燒磚中。

 。5)樹脂結合。含有樹脂的耐火材料在較低的溫度下加熱,由于樹脂固化、炭化而產生的結合。主要存在于含碳耐火材料中。

 。6)瀝青/焦油結合。壓制的不燒耐火材料中由瀝青/焦油產生的結合。

  上述各種分類也不是絕對的。事實上,在水化結合、有機結合、樹脂結合與瀝青/焦油結合等幾種形式中,在結合形成過程中都在一定程度上發生了某種化學反應。樹脂結合與瀝青/焦油結合也可以并入有機結合中。這種分類方法只是根據各種常用結合劑人為劃分罷了。

  在耐火材料中各種結合方式可單獨存在,也可以同時存在。通常人們把以某種結合方式為主的耐火材料稱為某某結合耐火材料。

   四、按燒成與否分類

按耐火材料經過高溫燒結與否可將耐火材料分為燒成耐火材料與不燒耐火材料。

 。1)燒成耐火材料。經過高溫燒結的耐火材料。燒成耐火材料的相組成與結構相對較穩定,使用過程中的體積變化較小。

 。2)不燒耐火材料。沒有經過高溫燒成的耐火材料。多數化學結合、樹脂結合與瀝青/焦油結合的耐火材料以及以水化結合為主的不定形耐火材料均屬于不燒耐火材料。不燒耐火材料利用在使用過程中的高溫進行燒結,完成必要的物理化學過程,在使用中自動適應使用條件的要求。不燒耐火材料節約了能源,減少了對環境的污染,是一種應該大力發展的耐火材料。對在使用條件下不燒耐火材料內部及它與介質之間的反應以及不同使用條件下的自適應能力都應進行仔細的研究。

五、按化學成分分類

按化學成分分類是耐火材料最常見的分類方式。

 。1)硅石耐火材料。以二氧化硅為主要成分的耐火材料。通常二氧化硅的含量不小于93%。

 。2)鋁硅酸鹽耐火材料。常簡稱為鋁硅系耐火材料,是指以氧化鋁與二氧化硅為主要成分的耐火材料。按氧化鋁含量的不同可分為黏土質耐火材料(氧化鋁含量大于或等于%,小于45)、高鋁耐火材料(氧化鋁含量大于45)等。此外,在常用的叫法中人們還常根據鋁硅系耐火材料的相組成來分類。例如,剛玉-莫來石制品、莫來石制品、硅線石制品、莫來石-石英制品等。

 。3)鎂質耐火材料。氧化鎂含量大于80%的耐火材料。

 。4)鎂尖晶石質耐火材料。主要是由鎂砂和氧化鎂含量大于或等于20%的尖晶石組成的耐火材料。

 。5)鎂鉻質耐火材料。由鎂砂和鉻鐵礦制成的且以鎂砂為主要組分的耐火材料。

 。6)鎂白云石質耐火材料。由鎂砂與白云石熟料制成的且以鎂砂為主要組分的耐火材料。

 。7)白云石耐火材料。以白云石熟料為主要原料的耐火材料。

 。8)碳復合耐火材料。也稱為含碳耐火材料,是由氧化物、非氧化物及石墨等炭素材料構成的復合材料。如氧化物為氧化鎂的鎂碳耐火材料,氧化物為氧化鋁的鋁碳耐火材料以及由氧化鋁、碳化硅與石墨構成的鋁一碳化硅一碳耐火材料等。

六、按生產方式分類

如按機壓成型、手工成型、澆注及電熔等生產方式分類。與定形制品生產方式以及不定形耐火材料生產方式不同,電熔耐火材料完全按另一種方式生產。電熔耐火材料是先將耐火材料配料電熔后鑄入到模型中讓其凝固而得到的耐火材料。在熔鑄后常伴隨著長時間退火以消除應力,防止開裂。這一工藝常用于玻璃池窯用耐火材料的制造。它不同于用熔融耐火材料為顆粒制得的耐火材料,后者常稱為熔融再結合耐火材料。

  從上面的討論中可以看出,耐火材料的分類方法很多,也沒有完全統一的規范。通常是按其化學或相組成、制造方式或供貨方式等根據實際情況來決定它歸入哪一類中。同一個耐火材料可以按不同的歸類方式歸入不同類中。如高鋁質澆注料,它可以歸人鋁硅系耐火材料中,也可以歸入不定形耐火材料中。此外,各類型的耐火材料又可細分為不同的種類,如澆注料又可按水泥含量的差別細分為普通澆注料、低水泥澆注料、超低水泥澆注料與無水泥澆注料等。





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