耐火材料-概要

中國(guó)在4000多年前就使用雜質(zhì)少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時(shí)期（公元25～220）已用粘土質(zhì)耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)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(zhì)耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產(chǎn)裝置的二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)壁,效果良好。50年代以來(lái),原子能技術(shù)、空間技術(shù)、新能源開(kāi)發(fā)技術(shù)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(diǎn)高于2000℃的氧化物、難熔化合物和高溫復(fù)合耐火材料等。古代、中世紀(jì)、文藝復(fù)興時(shí)代的耐火材料，工業(yè)革命前后高爐、焦?fàn)t、熱風(fēng)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(shù)及主要技術(shù)進(jìn)步，以及對(duì)未來(lái)耐火材料發(fā)展的展望，耐火材料與高溫技術(shù)相伴出現(xiàn)，大致起源于青銅器時(shí)代中期。中國(guó)東漢時(shí)期已用粘土質(zhì)耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)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。現(xiàn)代，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、新能源技術(shù)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(yīng)用。在中國(guó)有許多工廠生產(chǎn)耐火材料產(chǎn)品。中國(guó)有豐富的資源，也正因?yàn)檫@方面的原因，各大外國(guó)投資商也來(lái)到國(guó)內(nèi)一展身手，展露頭角。在中國(guó)的東北部，是耐火材料供應(yīng)商極其豐茂的地區(qū)，導(dǎo)致其他國(guó)外投資商對(duì)其的出口低價(jià)格產(chǎn)生了質(zhì)疑，從而在2003年由歐盟提出對(duì)中國(guó)耐火材料新產(chǎn)品的反傾銷(xiāo)，限制了產(chǎn)品對(duì)歐盟的出口。2006年中國(guó)為保護(hù)原材料資源的大量流失，對(duì)部分行業(yè)進(jìn)行了減免出品退稅，以此極大地限制產(chǎn)品的出口。但這并不能在很大程度上限制一些國(guó)外的品牌銷(xiāo)售，因?yàn)樗鼈儞碛袔资�甚至上百年的銷(xiāo)售生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并極大地占有了市場(chǎng)，也創(chuàng)立了它們?cè)诟鞔笾薜钠放菩��?yīng)。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(shè)備能效水平達(dá)到一級(jí)，主要產(chǎn)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(chǎn)業(yè)集中度。到2015年，形成2～3家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，創(chuàng)建若干個(gè)新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地，前10家企業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度達(dá)到25%。到2020年，前10家企業(yè)產(chǎn)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(dòng)度、可塑性、粘結(jié)性、回彈性、凝結(jié)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(zhì)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(qiáng)，荷重軟化溫度高，重復(fù)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?fàn)t、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)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(duì)酸性爐渣有抗蝕性，應(yīng)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(zhì)耐火材料。以氧化鉻為主要成分的鉻磚對(duì)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(zhì)耐火材料有碳磚、石墨制品和碳化硅質(zhì)制品，其熱膨脹系數(shù)很低，導(dǎo)熱性高，耐熱震性能好，高溫強(qiáng)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(rùn)濕，質(zhì)輕。廣泛用作高溫爐襯材料，也用作石油、化工的高壓釜內(nèi)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(duì)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(zhuǎn)爐、電爐、有色金屬冶煉設(shè)備以及一些高溫設(shè)備上。在特殊場(chǎng)合應(yīng)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(fù)合材料，主要有金屬陶瓷、高溫?zé)o機(jī)涂層和纖維增強(qiáng)陶瓷等。經(jīng)常使用的耐火材料有AZS磚、剛玉磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、碳化硅磚、氮化硅結(jié)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�。�?jīng)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(jīng)常使用的不定形耐火材料有補(bǔ)爐料、搗打料、澆注料、可塑料、耐火泥、耐火噴補(bǔ)料、耐火投射料、耐火涂料、輕質(zhì)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(jí)配的粒狀和粉狀料與結(jié)合劑共同組成的不經(jīng)成型和燒成而直接供使用的耐火材料。通常，對(duì)構(gòu)成此種材料的粒狀料稱(chēng)骨料，對(duì)粉狀料稱(chēng)摻合料，對(duì)結(jié)合劑稱(chēng)膠結(jié)劑。這類(lèi)材料無(wú)固定的外形，可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，因而也通稱(chēng)為散狀耐火材料。用此種耐火材料可構(gòu)成無(wú)接縫的整體構(gòu)筑物，故還稱(chēng)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(zhì)制成。為了使這些耐火物料結(jié)合為整體，除極少數(shù)特殊情況外，一般皆加入適當(dāng)品種和數(shù)量的結(jié)合劑。為改進(jìn)其可塑性或減少用水量，可加入少量適當(dāng)增塑減水劑，為滿(mǎn)足其他特殊要求，還可分別加入少量適當(dāng)其他外加劑。