隔热耐火材料

隔热耐火材料

隔热耐火材料（insulating refractory）是指低热导率与低热容的耐火材料，其气孔率高，体积密度小，对热可起屏蔽作用，具有隔热性能。隔热耐火材料既保温又耐热，可作为各种热工设备的隔热层，有的也可作为工作层，是构筑各种窑炉的节能材料。以隔热耐火制品替代一般致密耐火材料做筑炉材料，能够减少蓄热和散热损失 40%～90%，特别是对不连续性的热工设备更有效。

随着耐火材料工业的发展，其品种以及制造方法逐渐增多，继可塑法之后，出现了半干法制造轻质耐火材料。20 世纪 40 年代的后期，出现了一系列耐火纤维材料，如硅酸铝质、莫来石质、氧化铝质、氧化锆质纤维及其制品以及氧化铝、氧化锆空心球及其制品，除此之外还有轻质耐火砖、绝热板、轻质浇注料等定形与不定形的轻质耐火材料。

隔热耐火材料分类

隔热耐火材料的品种繁多，可按照化学矿物组成或生产用原料、使用温度、使用方式、体积密度、材料的形态、固相与气相的存在方式和分布状态对其进行分类。

（1）按化学矿物组成分类。最常用的一种分类方法是根据材料的化学矿物组成或生产用原料进行分类和命名，如采用黏土原料、硅质或高铝质原料制成的轻质隔热耐火制品称为轻质黏土砖、轻质硅砖或轻质高铝砖。常见的还有硅藻土隔热耐火材料、蛭石隔热耐火材料、氧化铝隔热耐火材料与莫来石隔热耐火材料等。

（2）按使用温度分类。隔热耐火材料的使用温度通常是指重烧收缩不大于 1%或2%的温度。按使用温度隔热耐火材料可分为3 种：

1）低温隔热材料；使用温度小于 900℃

，例如硅藻土砖、石棉砖；

2）中温隔热材料：使用温度范围在 900～1200℃，例如蛙石、轻质黏土砖；

3）高温隔热材料：使用温度大于 1200℃，这是工业炉窑最常用的隔热材料，例如轻质刚玉砖。

(3）按使用方式分类。按使用方式可分为直接向火和非直接向火。

(4)按体积密度分类。

1）轻质隔热耐火材料的体积密度一般不大于 1.3g/cm’；

2）常用的轻质隔热耐火材料的体积密度为0.6～1.0g/cm’；

3）若体积密度为 0.3 ～0.4g/cm或更低，则称为超轻质隔热耐火材料。

(5)根据材料的形态分类。根据材料形态的不同，可分为粉粒状隔热材料、定形隔热材料、纤维状隔热材料和复合隔热材料等。

1）粉粒状隔热材料有不含结合剂的直接利用耐火粉末或颗粒料作填充隔热层的粉粒散落状材料；与含有结合剂的粉粒散落状轻质不定形隔热耐火材料。粉粒状隔热材料使用方便，容易施工，在现场填充和制作即可成为高温窑炉和设备的有效的绝热层。

2）定形隔热材料是指具有多孔组织结构的、形状一定的隔热材料，其中以砖形制品最为普遍，因而一般又称为轻质隔热砖。轻质隔热砖的特点是性能稳定，使用、运输和保管都很方便。

3）纤维状隔热材料系棉状和纤维制品状隔热材料。纤维材料易形成多孔组织，因此，纤维状隔热材料的特点是重量轻、绝热性能好、富有弹性，并有良好的吸声和防震等性能。

4）复合隔热材料，主要指纤维材料与期货材料配制而成的绝热材料，如绝热板、绝热涂层等隔热材料。

(6）按组织结构分类。普通致密耐火材料属于完全烧结的耐火制品，其气孔率小于20%，气孔孔径较小。例如：黏土砖的孔径约为2～60μm；硅砖的孔径约为 19～21μm；而镁砖的孔径约为 8μm。与普通致密耐火材料相比轻质隔热耐火材料的气孔率在 45%以上，其气孔的孔径较为粗大。例如：可燃物加入物法制造的轻质砖的孔径约为 0.1 ～1mm，用泡沫法生产的轻质氧化铝制品的孔径约为 0.1～0.5mm，氧化铝空心球轻质制品的孔径约为0.5～5mm。

在显微镜下观察时，无论耐火材料的成分如何，隔热耐火材料的组织结构可明显地分为三种：

1）气相连续结构型或开放气孔结构型。这种隔热耐火材料固相（固态物质）被气相(气孔)分割，成为断断续续的非连续相。由于结构中开口气孔占优势,气孔相互连通,成为气相（气孔）连续的结构。轻质耐火粉粒填充的隔热耐火层，采用可燃物加入物法生产的大多数轻质隔热制品属于此类结构。

2）固相连续结构型或封闭气孔结构型。这种隔热耐火材料中大部分气孔以封闭气孔的形式存在。气相（气孔）被连续的固相（固态物质）包围，形成固相连续而气相（气孔）被分割孤立存在的结构特征。其中连续相为固相，气相（气孔）为非连续相。用泡沫法生产的轻质耐火制品以及各种氧化物空心球隔热制品属于此类结构类型。

3）固相和气相都为连续相的混合结构型。这种隔热耐火材料中固相和气相都以连续相的形式存在。固态物质以纤维形式存在，构成连续固相骨架，而气相（气孔）则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。各种矿棉、耐火纤维隔热材料以及纤维复合材料具有此类结构。