隔热耐火材料是指气孔率高、体积密度低、热导率低的耐火材料,又称轻质耐火材料。包括隔热耐火制品、耐火纤维和耐火纤维制品。按使用温度分为:低温隔热耐火材料,使用温度低于900℃,如硅藻土隔热砖,膨胀硅石制品,硅钙板,膨胀珍珠岩制品等;中温隔热耐火材料,使用温度900~1200℃,如粘土质隔热耐火砖硅酸铝质耐火纤维等;高温隔热耐火材料,使用温度大于1200℃,如高铝质隔热耐火砖,氧化铝隔热耐火砖,硅质隔热耐火砖,氧化铝空心球砖氧化锆空心球砖,高铝耐火纤维,多晶质耐火纤维(多晶氧化铝纤维,多晶氧化锆纤维,多晶莫来石质纤维)等。
1.氧化铝质隔热耐火砖
氧化铝质隔热耐火砖用电熔刚玉、烧结氧化铝和工业氧化铝为主要原料,制成的隔热耐火制品,具有耐酸碱气氛和抗还原能力强,抗热震性好的特点。可在1700℃以下长期使用。其生产工艺采用泡沫法和烧烬加入物法两种。泡沫法生产的产品,具有结构均匀、热导率低,保温性能好等特点。
氧化铝质隔热耐火砖体轻,耐压强度大,导热性低,重烧体积收缩率小,抗热震性好,可用于高温热工设备的隔热层或与火焰直接作用的炉窑及精密热工设备的工作内衬,但不宜用于直接接触炉液及熔渣的侵蚀处。在还原气氛下使用也有较高的稳定性。使用温度视制品纯度高低,一般可达1650~1800℃。此类制品典型理化指标见表3-105。
2.高铝质隔热耐火砖
高铝质隔热耐火砖是以铝矾土为主要原料制成的含量不小于48%的隔热耐火制品。高铝质隔热耐火砖,主要采用铝矾土原料,结合黏土作原料,掺入结合剂和锯木屑,为了提高产品性能,添加工业氧化铝、刚玉、硅线石、蓝晶石、硅石的细粉,可制得不同体积密度,荣盛耐材使用温度不同的制品,通常使用温度1250~1350℃,有的可达1550℃。
高铝质隔热砖多用泡沫法生产,制品的体积密度在0.4~1.0g/cm3之间,也可采用烧烬加入物法制造。高铝质隔热耐火砖理化指标见表3-106。
高铝质隔热耐火砖可用于砌筑隔热层和无强烈髙温熔融物料侵蚀及冲刷作用的部位。直接与火焰接触时,一般的高铝隔热耐火砖的表面接触温度不得高于1350℃。莫来石质隔热耐火砖可直接接触火焰,具有耐高温,强度高,节能效果显著等特点。适用于热解炉、热风炉、陶瓷辊道窑、电瓷抽屉窑及各种电阻炉的内衬。Al2O3含量为82.4%的刚玉-莫来石隔热耐火砖,可以在1550℃下作炉衬使用。
3.粘土质隔热耐火砖
黏土质隔热耐火砖以耐火黏土为主要原料制成的Al2O3含量30%-48%的隔热耐火制品,采用耐火黏土、漂珠、耐火黏土熟料作原料,掺加结合剂和锯木屑经配合、混合、成型、干燥、烧成,可制得体积密度0.3~1.5g/cm3的产品,生产量占隔热耐火砖一半以上。
黏土质隔热耐火砖常用的生产工艺是加漂珠的烧烬加入物法,也可用泡沫法工艺。黏土质隔热耐火砖物理指标见表3-107。
黏土质隔热耐火砖应用范围广泛,多用在热工设备和工业窑炉的隔热层,可用于无强烈高温熔融物料侵蚀及冲刷作用的部位,有的与火焰直接接触的表面涂上一层耐火涂层,减轻被炉渣和炉气烟尘冲刷,减少损毁,制品的工作温度不超过重烧线变化的试验温度。黏土质隔热砖属于多气孔类的一种轻质保温材料。这种材料气孔率在30%?50%,其保温性差,但机械强度和抗蚀性能较好。
4.莫来石质隔热砖
粘土质隔热砖是以耐火粘土为主要原料制成的铝含量为30~48%的隔热耐火制品。其生产工艺采用烧尽加入物法和泡沫法。以耐火粘土、漂珠、耐火粘土熟料作原料,掺加结合剂和锯木屑,经配料、混合、成型、干燥、烧成,制得体积密度为0.3~1.5g/cm3的产品。粘土质隔热砖的产量占隔热耐火砖总产量的一半以上。
粘土质隔热砖应用范围广泛,多用在热工设备和工业窑炉的隔热层。
5.漂珠砖
漂珠砖以漂珠为主要原料制成的隔热耐火制品。我国于20世纪70年代初开始用漂珠生产黏土质隔热耐火砖。由于工艺简单、资源丰富,产品质量好。80年代以来,多采用多孔熟料法或加漂珠的烧尽加入物生产漂珠砖。
漂珠是热电厂粉煤灰中浮选出来的硅酸铝质玻璃空心球体,它具有体轻、壁薄、中空、表面光滑、热导率低,保温性能好,耐火度高,耐压强度大等性能。利用漂珠的这些特性,可制造保温性能优异的隔热耐火材料,不同体积密度的制品的性能举例见表3-112。生产漂珠砖可采用半干法成型,这种成型方法工艺简单,不需要成品整形工序。
漂珠砖在机械强度、耐高温性能、热导率、使用性能等方面优于现有的中挡隔热材料,而可以与硅酸盐纤维媲美。这种材料广泛用于使用温度在1200℃下的各种髙温工业窑炉,达到提髙热效率、降低能耗的目的。漂珠砖用在冶金、机械、化工、石油、建材、轻工、电力等部门的工业窑炉和髙温设备上,一般可节能15%~40%,是一种较好的新型轻质隔热材料.
6.空心球砖
A、氧化铝空心球砖
氧化铝空心球砖是以氧化铝空心球为主要原料的隔热耐火制品。氧化铝空心球砖的典型技术指标为:Al2O3含量不小于98%,SiO2含量不大于0.5%,Fe2O3含量不大于0.2%,体积密度1.3~1.4g/cm3,显气孔率60%?80%,耐压强度不小于9.8MPa,荷重(0.2MPa)软化温度不小于1700℃,热导率0.7~0.8W/(m·K)。
氧化铝空心球砖与普通隔热耐火制品相比较,其特点是制品内含有大量的闭口气孔,因此,它具有高强度及稳定气孔结构、低密度及低热传导率,主要用作1800℃以下高温工业窑炉内衬,例如耐火材料、电子、陶瓷工业的高温窑炉内衬砖;髙温热工设备的保温隔热层,例如石油化工工业气化炉、造气炉、煤炭工业反应炉、冶金工业感应电炉的隔热砖。
B、氧化锆空心球砖
氧化锆空心球砖是以氧化锆空心球为主要原料制成的隔热耐火制品,这种砖的主晶相为立方氧化锆(约占矿物组成的70%~80%),其典型性能为:耐火度大于2400℃,显气孔率55%~60%,体积密度2.5?3.0g/cm3,耐压强度不小于4.9MPa,热导率0.23~0.35W/(m·K)。
氧化锆空心球是性能优良的隔热耐火制品,荣盛耐材安全使用温度为2200℃,氧化锆空心球砖具有较髙的高温强度及稳定的气孔结构,从而能在2200℃髙温下安全使用。氧化锆空心球砖密度低和热传导率低,既能减少热量损失,又能降低蓄热量。因此在冶金、石油、化工、电子等热工设备中作为直接接触火焰的高温内衬材料能降低能耗和减轻高温炉自重,使用效果良好。