耐火材料-概要

中國在4000多年前就使用雜質少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期（公元25～220）已用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維（用于1600℃以上的工業(yè)窯爐）。前者如氧化鋁質耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產裝置的二段轉化爐內壁,效果良好。50年代以來,原子能技術、空間技術、新能源開發(fā)技術等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種耐火材料，例如熔點高于2000℃的氧化物、難熔化合物和高溫復合耐火材料等。古代、中世紀、文藝復興時代的耐火材料，工業(yè)革命前后高爐、焦爐、熱風爐用耐火材料，近代后期新型耐火材料及其制造工藝，現(xiàn)代耐火材料制造技術及主要技術進步，以及對未來耐火材料發(fā)展的展望，耐火材料與高溫技術相伴出現(xiàn)，大致起源于青銅器時代中期。中國東漢時期已用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時出現(xiàn)了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纖維�，F(xiàn)代，隨著原子能技術、空間技術、新能源技術的發(fā)展，具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱振、耐沖刷等綜合優(yōu)良性能的耐火材料得到了應用。在中國有許多工廠生產耐火材料產品。中國有豐富的資源，也正因為這方面的原因，各大外國投資商也來到國內一展身手，展露頭角。在中國的東北部，是耐火材料供應商極其豐茂的地區(qū)，導致其他國外投資商對其的出口低價格產生了質疑，從而在2003年由歐盟提出對中國耐火材料新產品的反傾銷，限制了產品對歐盟的出口。2006年中國為保護原材料資源的大量流失，對部分行業(yè)進行了減免出品退稅，以此極大地限制產品的出口。但這并不能在很大程度上限制一些國外的品牌銷售，因為它們擁有幾十甚至上百年的銷售生產經驗，并極大地占有了市場，也創(chuàng)立了它們在各大洲的品牌效應。1、提高資源綜合利用水平和保障能力。到2015年，高端耐火材料基本自給，菱鎂礦石資源綜合利用率不低于90%，耐火粘土礦石資源綜合利用率不低于80%。到2020年，兩種礦石資源綜合利用率分別高于95%和90%。2、加大節(jié)能減排力度。到2015年，主要耗能設備能效水平達到一級，主要產品的綜合能耗比2010年降低20%以上，二氧化硫、氮氧化物排放總量比2010年分別下降8%和10%以上，用后耐火材料回收再利用率不低于50%。到2020年，用后耐火材料回收再利用率高于75%。3、提高產業(yè)集中度。到2015年，形成2～3家具有國際競爭力的企業(yè)，創(chuàng)建若干個新型工業(yè)化產業(yè)示范基地，前10家企業(yè)產業(yè)集中度達到25%。到2020年，前10家企業(yè)產業(yè)集中度提高到45%。耐火材料的作業(yè)性包括稠度、塌落度、流動度、可塑性、粘結性、回彈性、凝結性、硬化性等。

酸性耐火材料以氧化硅為主要成分，常用的有硅磚和粘土磚。硅磚是含氧化硅94%以上的硅質制品，使用的原料有硅石、廢硅磚等，其抗酸性爐渣侵蝕能力強，荷重軟化溫度高，重復煅燒后體積不收縮，甚至略有膨脹；但其易受堿性渣的侵蝕，抗熱震性差。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備。粘土磚以耐火粘土為主要原料，含有30%～46%的氧化鋁，屬弱酸性耐火材料，抗熱振性好，對酸性爐渣有抗蝕性，應用廣泛。中性耐火材料以氧化鋁、氧化鉻或碳為主要成分。含氧化鋁95%以上的剛玉制品是一種用途較廣的優(yōu)質耐火材料。以氧化鉻為主要成分的鉻磚對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性較差，高溫荷重變形溫度較低。碳質耐火材料有碳磚、石墨制品和碳化硅質制品，其熱膨脹系數(shù)很低，導熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高，抗酸堿和鹽的侵蝕，尤其是弱酸堿具有較好的抵抗能力，不受金屬和熔渣的潤濕，質輕。廣泛用作高溫爐襯材料，也用作石油、化工的高壓釜內襯。堿性耐火材料以氧化鎂、氧化鈣為主要成分，常用的是鎂磚。含氧化鎂80%～85%以上的鎂磚，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土磚和硅磚高。主要用于平爐、吹氧轉爐、電爐、有色金屬冶煉設備以及一些高溫設備上。在特殊場合應用的耐火材料有高溫氧化物材料，如氧化鋁、氧化鑭、氧化鈹、氧化鈣、氧化鋯等，難熔化合物材料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高溫復合材料，主要有金屬陶瓷、高溫無機涂層和纖維增強陶瓷等。經常使用的耐火材料有AZS磚、剛玉磚、直接結合鎂鉻磚、碳化硅磚、氮化硅結合碳化硅磚,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化鈣、氧化鉻、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹?shù)饶突鸩牧�。經常使用的隔熱耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、絕熱板等。經常使用的不定形耐火材料有補爐料、搗打料、澆注料、可塑料、耐火泥、耐火噴補料、耐火投射料、耐火涂料、輕質耐火澆注料、炮泥等。散狀耐火材料(不定形耐火材料)：不定形耐火材料是由合理級配的粒狀和粉狀料與結合劑共同組成的不經成型和燒成而直接供使用的耐火材料。通常，對構成此種材料的粒狀料稱骨料，對粉狀料稱摻合料，對結合劑稱膠結劑。這類材料無固定的外形，可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，因而也通稱為散狀耐火材料。用此種耐火材料可構成無接縫的整體構筑物，故還稱為整體耐火材料。不定形耐火材料的基本組成是粒狀和粉狀的耐火物料。依其使用要求，可由各種材質制成。為了使這些耐火物料結合為整體，除極少數(shù)特殊情況外，一般皆加入適當品種和數(shù)量的結合劑。為改進其可塑性或減少用水量，可加入少量適當增塑減水劑，為滿足其他特殊要求，還可分別加入少量適當其他外加劑。