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工业炉常用耐火材料按材质分类的种类

2019-8-10    来源:    作者:佚名  浏览次数:5941

    耐火材料按照成分、形态、材料性质不同有多种分类方式,其种类繁多。按照材料的酸碱特性分类,耐火材料可分为酸性耐火材料和碱性耐火材料;根据化学组分不同,耐火材料分为硅石材质、硅酸铝盐材质、镁质材质、镁尖晶石质材质、镁铬质材质、镁白云石质材质、白云石材质、碳复合材质等,各种耐火材料的性质如表1所示。

表1各种耐火材料的性质


    根据耐火材料组分不同,主要有:含碳化硅质(SiC)耐火材料、氧化铝质耐火材料、镁质耐火材料和复合材料。

(1) 碳化硅质耐火材料 

碳化硅质耐火材料(SiC)一般在受高温后表面能形成一定厚度的氧化硅层,能够避免SiC晶粒受到侵蚀,其中氧气(O2)和水蒸气(H2O)等对氧化硅的形成具有促进作用。若使用温度范围已达到1200℃以上时,硅质结合剂结合的碳化硅质耐火材料(SiC)比与氮化物结合的碳化硅质耐火材料(SiC)更能适应。

碳化硅质耐火材料(SiC)中的颗粒分布、成分含量等多种因素影响着此材料的抗氧化性。Moda等通过对耐火材料颗粒的分布和粒径进行改进,添加不同的抗氧化剂,研制出了4种不同的碳化硅质耐火材料(SiC)。杨笛等试验了在碳化硅耐火材料的原料中分别添加不同功能的复合结合剂(包括增塑性、耐高湿和增加湖体强度的复合添加剂)、增柔剂和增强剂后,分别制成6种不同的耐火材料,并对耐火材料的各项性能指标进行测试。实验发现其中2种添加剂具有相应的増强作用。

(2) 氧化铝质耐火材料 

氧化铝质耐火材料(Al2O3)中氧化铝含量的不同决定了其耐火材料具有不同的应力强度。MichinoriYoshikawa等对MgO基尖晶石和Al2O3基尖晶石耐火材料的抗侵蚀减薄性能进行了研究,结果表明MgO基尖晶石和Al2O3基尖晶石耐火材料更适用于碱炉而减薄不明显,而含铬的耐火材料减薄相对明显。王迎春等采用纯铝酸钙水泥为结合剂,以特级矾土熟料、焦宝石和致密电熔刚玉为原料,制成莫来石耐火材料。朱德龙采用以高铝水泥作为结合剂和轻质砖破碎颗粒作为主要原料,制备出的轻质浇筑料可用于焚烧炉保温。研究发现,添加Cr2O3或应用预反应铬刚玉颗粒制成含有5%Cr2O3的铬刚玉制品抗侵蚀性能高。

Moda等以MgO、NiO作为添加剂,研制出1种Al2O2-MgO-NiO质耐火材料,并在抗渣侵蚀减薄性能方面与含铬耐火材料进行了测试比对,发现其抗渣侵蚀减薄效果与含30%氧化铬的Al2O2-Cr2O3耐火材料相近。Aoki等研究氧化铅质耐火材料的抗HCl侵蚀性能和抗渣性能,并分析了碱渣的侵蚀机理。实验发现,空气条件下,氧化铝质耐火材料表面形成了碱性氧化物的玻璃相。HideyukuTsuda等考虑含铬材料容易污染环境,将Y2O3引入到高铝浇注料中,就此新型高铝浇筑料在熔渣侵蚀情况下烧成前后的抗折强度方面分析了抗侵蚀性能,并与传统Al2O2-Cr2O3浇筑料进行比对。结果发现,由于Al2O3和Y2O3反应生成的致密的保护层可阻止熔渣的渗透性进而保护了耐火材料,故其抗渣侵蚀性能更优。

(3) 镁质耐火材料(MgO) 

镁质耐火材料(MgO)的耐火性能突出,其中MgO-C制品具有巨大市场前景。Masaaki等在MgO-Al2O3质耐火材料中添加ZrO2,并研究了添加ZrO2对耐火材料性能的影响。SatoshiSakamoto等以MgO和ZrO2为原料,将MgO和Al2O3以两种方式加入尖晶石中,从而制备出新型的MgO-MgO•Al2O2-ZrO2浇筑料。研究表明当MgO和Al2O3的加入量为8%时形成的浇筑料的抗侵蚀性能最好。通过比较发现,Al2O2-Cr2O3材料的抗侵蚀性能不如新型MgO-MgO•Al2O2-ZrO2浇筑料。其中硅酸铝材质中的高铝质耐火材料由于其适应性及经济性,在火电厂、煤厂、水泥窑厂得到了广泛的应用。