轻质耐火材料的种类

2020-11-28 10:03:47 sunfei 130

      目前按化学矿物组成分类主要有黏土质、高铝质、硅质、硅藻土质、蛭石质、氧化铝质与莫来石质等轻质隔热耐 火材料且比较新研发的还有铝酸钙质轻质耐火材料下面就目前常用的其中几种作简单介绍。

      1、膨胀蛭石及制品 蛭石是一种含结晶水的铁、镁硅酸盐矿物化学式为(Mg•Fe2+Fe3+3•[(Si,Al)4O4(OH)2]•4H2O其理论化学组 成为MgO24.62%Fe2O34.43%SiO236.71%Al2O314.15%H2O20.9%。 蛭石能作为保温材料其实与它的结构特点相关它是被存在于两个硅氧四面体层之间的氢氧化镁或氢氧化铝八面体 连接由于两硅氧四面体层之间存在结合水当其加热到800-1000℃时层间水分子迅速蒸发产生压力使两层分离进而造 成很大的体积膨胀一般可胀大20~30倍真密度可从2.32~2.8g/cm3下降到0.9g/cm3左右。经膨化处理后的蛭石呈片 状含有大量小气孔堆积密度一般为0.1~0.39g/cm3常温导热系数为0.052~0.063W/(m•K)有良好的隔热与吸音性能。 一般情况下也可用水泥、水玻璃及沥青等为结合剂通过轻压与振动等成型方法制成不同的形状经热处理后做成蛭 石制品但其使用温度不高强度也较低应用受到很大限制目前对其的研究主要集中于改性提高其强度等方面。

     2、轻质莫来石及其制品 莫来石是铝硅系材料中唯一稳定的二元化合物。其易形成铝硅固溶体其固溶体基于2Si4++O2- =2Al3++为氧空位氧化铝固溶范围很大一般可从50%~90%。莫来石晶体是由[AlO4]和[SiO4]四面体沿c轴无序排 列组成双链双链间由[AlO6]八面体相连Al2O3在其间起到稳定骨架支撑作用随着Al/Si比的变化结构中出现不同氧空位使莫来石晶格间空位较多结构疏松而正是此种连庄结构排列使得莫来石晶型生长成柱状或者针状而正是由于此 类晶型的穿插其中进而使得莫来石具有很多良好的特性如其本身具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高 温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点。

     我国有着十分丰富的铝矾土资源而其所制备的轻质莫来石耐火材料具有耐高温、热震稳定性好、抗氧化、耐腐蚀 等优点是目前应用最广的隔热耐火材料之一常常被用在窑炉炉衬、氧化铝实验窑等设备中一方面具有气孔率高、体积 密度低、热导率低等优点另一方面强度高具有优良的高温使用性能。良好的解决了目前国内生产的轻质隔热耐火制品 强度低、荷重软化点低和抗热震性差缺点。多孔莫来石刚玉材料其具有多孔或纤维状结构导热系数小、保温和吸声效 果好被广泛用作钢铁、化工等行业窑炉的保温层和建筑行业耐火保温层及隔音层。

      而轻质莫来石骨料制备工艺多种多样如有机物添加法、发泡法等都可进行制备将其运用于轻质浇注料中能产生巨 大的经济和社会价值。 

     3、轻质刚玉及其制品 一般轻质刚玉隔热制品的主要制法其一是以氧化铝为主要原料用燃尽物法或发泡法所制得另一种是以氧化铝空心 球为主要原料制得其使用温度可达1600℃以上可用于使用温度较高和火焰直接接触的苛刻部位所以引得人们的重视。 燃尽物法和发泡法制备轻质材料在以上制备方法中做过介绍这里不再赘述下面主要介绍氧化铝空心球制品。 氧化铝空心球制品是一种优异的轻质隔热耐火材料其可用于1600℃以上的工业窑炉中直接作为工作衬使用。其 特点是先制成氧化铝空心球然后再用氧化铝空心球为主要原料加入结合剂经压制、干燥烧成后得到的耐火材料。所以氧化铝空心球的制造是其关键。

      目前工业上生产氧化铝空心球的方法多为电熔喷吹法其成球过程大致为低碱工业Al2O3→高温熔化→高压空气 吹起→熔滴抛物线落下→进一步冷却→熔体凝固体积收缩形成中空球。其中吹制工艺能直接影响凝固过程中的程度熔 料的成分对熔体的表面张力、黏度等造成影响这些都会对空心球的壁厚与堆积密度产生很大影响而这些又将会直接影 响以氧化铝空心球为原料的制品中的体积密度、导热系数。氧化铝空心球也有其缺点且其难以制得 体积密度很低的制品因而其在实际制品中的隔热性能可能受到影响其烧成温度较高工艺较难控制生产成本较高较难得 到大范围的推广使用。

     4、轻质六铝酸钙及其制品 作为轻质骨料的一种六铝酸钙(CaAl12O19简写为CA6)是铝酸钙系中A12O3含量最高的物相其理论密度达到3.3 8g/cm3熔点为1875℃在含铁熔渣中的溶解度较低在还原气氛中的稳定性高在碱性环境中的化学稳定性好主要结晶区 大在几种多元系中有着较低的溶解性对熔融金属和熔渣(钢铁和有色金属)的润湿性低另外它的热膨胀系数为8.0×10- 6℃-1与A12O3的十分相近可以和氧化铝以任何比例混合使用而不会造成裂痕。这些优异特性使CA6在高温行业的应 用前景十分广泛。