耐火材料常识

耐火材料

一、基本概念

耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。根据耐火度，有阻火级(1000～1580℃)、普通级(1580～1770℃)、高级(1770～2000℃)、特级(2000℃以上)四个等级之分。

大部分耐火材料是以多种天然矿石粉料及粒料的混合物为原料生产的，某些耐火材料各种组分的结合要借助外加的结合剂(即大多数工业部门所称的黏结剂)。结合剂的种类很多，高性能酚醛树脂就是一种性能优良、应用广泛的新型结合剂。

耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备的结构材料，也可用作高温容器和部件的材料。所以在冶金、硅酸盐、化工、石油、动力、机械制造等工业部门都离不开耐火材料，其中冶金工业消耗耐火材料的比例最高，约占总消耗量的60%～70%，每吨产品消耗耐火材料量约18～25kg。钢铁工业是冶金工业的主要部门，所以也就自然是耐火材料应用的主要领域。在钢铁工业的各个工序的设备中都离不开耐火材料，从炼铁的高炉、炼钢的转炉到转运钢水的钢包、中间包等整体设备的内衬砖到各局部结构，如钢包、中间包的出口滑板、各种水口等都离不开耐火材料。耐火材料的分类方法有许多，按化学矿物组成和按外观的分类概况分别参见表9-1及表9-2。这些分类应遵从ISO1109。

表9-1 耐火材料的化学矿物组成分类

分类 类别 主要化学成分 主要矿物成分

硅质制品 硅砖 SiO2 磷石英、方石英

石英玻璃 SiO2 石英玻璃

硅酸铝质品种 半硅砖 SiO2、Al2O3 莫来石、方石英

黏土砖 SiO2、Al2O3 莫来石、方石英

高铝砖 SiO2、Al2O3 莫来石、刚玉

镁质制品 镁砖(方镁石砖) MgO 方镁石

镁铝砖 MgO、Al2O3 方镁石、镁铝尖晶石

镁铬砖 MgO、Cr2O3 方镁石、铬尖晶石 镁橄榄石砖 MgO、SiO2 镁橄榄石、方镁石

镁硅砖 MgO、SiO2 方镁石、镁橄榄石

镁钙砖 MgO、CaO 方镁石、硅酸二钙

硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。

粘土质耐火材料的原料

软质粘土

生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。

硬质粘土

通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。

结合剂

水和纸浆废液

粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。

铝矾土的加热变化

a. 分解阶段（400~1200℃）

b二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃）

二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀

c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。

• 高铝质耐材的应用

• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。

• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良，因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。

• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。

耐火材料镁砂

镁砂是一种耐火材料，具有优良的耐高温性能。它主要由氧化镁（MgO）组成，是由镁矿石经过炼制和研磨而成的白色结晶颗粒。镁砂常用于高温工业设备和炉灶等场合的耐火衬里。

镁砂具有以下特点：

1. 耐高温：镁砂的熔点高达2800℃，并且在高温下也具有很好的稳定性，不容易软化或熔化。因此，它能够承受高温环境下的炽热照射。

2. 耐化学侵蚀：镁砂对酸、碱的侵蚀能力较强，具有一定的抗腐蚀性。这使得镁砂在一些化学工业生产过程中得到广泛应用。

3. 导热性好：镁砂的热导率较高，能够快速传导热量，从而保护设备不受高温热量的破坏。

4. 轻质化：镁砂是一种轻质材料，比较容易加工和施工，可以减轻整体结构的自重。

5. 环保性：镁砂是天然矿石的加工产品，不含有任何对环境有害的物质，符合环保要求。

在工业领域中，镁砂常用于冶金、建材、化工、能源等行业的高温设备上，如冶炼炉、电炉、玻璃窑等。此外，镁砂还广泛应用于钢铁、水泥、陶瓷等工业生产的耐火衬里。

有关耐火材料的种类及用途

耐火材料是指在高温环境下不容易燃烧或不容易受到热破坏的材料，一般可分为无机耐火材料和有机耐火材料两大类。无机耐火材料是指由无机物质或无机合成材料制成的耐火材料，具有耐高温、耐化学腐蚀和耐磨损等优良性能。有机耐火材料是指由有机物质或有机合成材料制成的耐火材料，主要用于一些低温环境下耐火、隔热、绝缘等特殊要求的场合。

无机耐火材料主要包括石墨、陶瓷、玻璃纤维、硅酸盐等。石墨是一种具有高温稳定性和良好的导电性能的材料，常常用于电炉、医疗设备和火箭推进器等高温设备中；陶瓷是一种非金属材料，具有良好的耐热性、耐腐蚀性和良好的机械强度，常常用于火炉、熔炉和耐火砖等耐火材料的制造；玻璃纤维是一种具有优良的绝缘性能和低热膨胀系数的材料，常用于电器设备的包覆和绝缘；硅酸盐是一种常见的无机材料，由硅酸、铝酸和其它金属氧化物等组成，具有优异的耐高温性能和化学稳定性，广泛应用于炉窑、火山岩、陶瓷制品等领域。

有机耐火材料主要包括有机硅材料、聚合物材料、耐火涂料等。有机硅材料是指以有机硅为主要成分的材料，具有良好的耐高温性能、耐磨性和耐化学腐蚀性能，常用于火炉、熔炉和耐热密封件等；聚合物材料是指由聚合物组成的材料，具有良好的绝缘性能、耐高温性能和耐腐蚀性能，常用于电器设备的绝缘和耐火包覆；耐火涂料是一种由无机材料、有机材料和添加剂等组成的涂料，具有防火、耐热、隔热等特殊功能，常用于建筑物、电力设备和航天器等。

耐火材料具有耐高温、耐化学腐蚀、重要设备保护等重要用途。在炼铁、炼钢和冶金行业中，耐火材料主要用于高炉、转炉、电炉等冶炼设备的内衬、炉底、炉墙等部位，能够承受高温的侵蚀和冶金的化学反应；在建筑行业中，耐火材料主要用于建筑物的防火、隔热和防护，能够保证建筑物在火灾等意外情况下的安全；在电力行业中，耐火材料主要用于高温发电设备的绝缘、密封和保护，能够提高设备的安全性和可靠性；在化工行业中，耐火材料主要用于反应器、储罐和管道等设备的内衬和保护，能够保证设备在高温和腐蚀性环境下的稳定运行。