Question

耐火材料分类

Answer 1

耐火材料的常用分类方法主要有下面六种。
一、按普通与特种分类
分为普通和特种耐火材料两大类。
(1) 普通耐火材料是指用于冶金炉、水泥窑、玻璃窑等热工窑炉炉衬的常规制品，多半由天然原料加工而成。普通耐火材料按化学特性分为酸性、中性和碱性。
(2) 特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。特种耐火材料用料纯度高，多为氧化物、化合物和高温复合材料，用于特殊的窑炉、冶炼高炉等高温没备的特殊部位。
特种氧化物耐火制品有氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆、氧化铀、氧化镁、氧化铈和氧化钍等，熔点在2050~3050℃。
特种化合物耐火制品有碳化物(碳化硅、碳化钛、碳化钽等)、氮化物(氮化硼、氮化硅等)、硼化物(硼化锆、硼化钛、硼化铪等)、硅化物(二硅化钼等)和硫化物(硫化钍、硫化铈等)。它们的熔点为2000~3887℃，其中最难熔的是碳化物。
特种高温复合耐火产品主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。
二、按是否定型分类
按产品出厂前交货形状分为定型产品和不定型产品。凡称为砖者均为定型产品。各种浇注料、补炉料、捣打料、火泥等均为不定型产品。
(1) 定型产品可分为致密型和隔热型。
耐火砖属于致密型制品，混凝土虽是定型交货产品，但它属于不定型产品。
定型产品按照制品的外形又可分为块状(标准砖、异形砖等)、特种形状(坩埚、匣钵、管子等)、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)。
(2) 不定形耐火材料是一种不经煅烧的新型耐火材料，其耐火度不低于1580℃。
不定形耐火材料由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用。如耐火泥、浇灌料和捣打料等。
三、按耐火度高低分类
耐火材料由多种矿物组成，各种矿物自有熔点，在高温下它们或者共存，或者生成第三者矿物，出现低共熔融温度。耐火度是低共熔融状态下的温度，但要高于低共熔融温度。耐火度指标越高。表明抵抗高温能力越好，用耐火度指标高低将耐火材料分成“普通”、“高级”和““特级”三档。
(1) 普通耐火度制品:耐火度1580~1770℃，耐火度1580~1770℃相当于SiO2-Al2O3二元系中Al2O315%~45%耐火制品，组成原料的主要矿物是高岭石。
(2) 高级耐火度制品:耐火度1770~2000℃，高铝砖、莫来石砖、普通镁质制品、镁铝砖、普通镁铬砖、橄榄石砖属于这个档次。
(3) 特级耐火度制品:耐火度大于2000℃，纯氧化物制品、熔铸制品、高纯直接结合镁铬砖、尖晶石砖、非氧化物制品等属于这个档次。但有些产品(用合成料)虽然耐火度并不是太高，但技术含量却非常高，是名符其实的特级耐火材料。
目前，耐火材料界很少使用这个分类方法，它过于简单的表述了耐火材料的技术性能。
四、按主晶相、酸碱性质分类
(1) 酸性制品:这类产品中以石英氧化硅(SiO2)为主要成分(第一相)，SiO2属酸性氧化物，因而得名。
硅砖是含氧化硅93%以上的硅质制品，是酸性材料的常用代表产品。硅砖使用的原料有硅石、废硅砖等。它的主要特点是抗酸性炉渣侵蚀能力强、荷重软化温度高、重复煅烧后体积不收缩甚至略有膨胀，但易受碱性渣的侵蚀，抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。
半硅砖、耐碱砖、耐酸砖中SiO2含量60%到80%，是半酸性材料。
粘土砖以耐火粘土为主要原料，含有30%~46%的氧化铝，属弱酸性耐火材料。耐火度1580~1770℃，抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。
(2) 碱性制品:以MgO、CaO为主晶相，因MgO、CaO是碱土氧化物，故而称为碱性耐火材料。
碱性耐火制品的熔点(耐火度)高，抗碱性渣(C/S＞2)和铁渣侵蚀能力很强，属于高级耐火材料，但它们易于水化。镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖等产品，主要化学成份也是MgO和CaO，也属于碱性材料。
碱性耐火材料主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备上。
镁砖是碱性耐火材料的代表，它含氧化镁80%~85%以上，以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂(由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成)等。纯氧化镁的熔点高达2800℃，因此，镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。
20世纪50年代中期以来，由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶，碱性耐火材料的产量逐渐增加，粘土砖和硅砖的生产则逐渐减少。
(3) 中性制品:以莫来石、刚玉或碳(Al2O3、ZrO2、CrO3、SiC)为主晶相，在高温下能较好地抵抗酸性炉渣、碱性炉渣、熔剂和其他耐火材料化学侵蚀的耐火材料。
严格地说，中性耐火材料仅指碳质耐火材料，包括炭砖、石墨碳化硅制品等。也有将高铝质耐火材料归于这一类的Al2O3含量较高的高铝质耐火材料，如硅线石砖、莫来石砖、刚玉砖等是偏酸性而趋于中性的耐火材料。近年发展起来的铝碳砖、锆碳砖、氧化铝-碳化硅-碳砖、氮化硅结合碳化硅砖等碳化硅质品种，也属于中性耐火材料。
中性耐火制品可用作高炉的炉底、炉缸和炉腹的衬里，铝电解槽、电石炉和铁合金炉、盛钢桶、电镀槽、反应槽、高压釜等的内衬。
含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。
铬砖以氧化铬为主要成分，主要以铬矿为原料制成的，主晶相是铬铁矿。它对钢渣的耐蚀性好，但抗热振性较差，高温荷重变形温度较低。用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好，主要用作碱性平炉顶砖。
碳质耐火材料是另一类中性耐火材料，根据含碳原料的成分和制品的矿物组成，分碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料，加焦油、沥青作粘合剂，在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500~2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料，加粘土、氧化硅等粘结剂在1350~1400℃烧成，也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
碳质制品的热膨胀系数很低，导热性高，耐热振性能好，高温强度高，在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，有良好的抗盐性能，也不受金属和熔渣的润湿，质轻，是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。碳质制品广泛用于高温炉炉衬(炉底、炉缸、炉身下部等)、熔炼有色金属炉的衬里。石墨制品可以做反应槽和石油化工的高压釜内衬。碳化硅与石墨制品还可以制成熔炼铜同金和轻合金用的坩埚。
五、按耐火材料的主要晶相分类
所谓主要成份是指第一相和第二相成份，含量大约占化学成份总量的90%左右。现代耐火材料技术发展越来越多项材料配料，故出现第二相、第三相成份，调节第二相、第三相成份即可产生新的技术，在化学组成上超出了第一相分类局限性，是应用最普遍的一种分类方法。
(1) 硅铝系列品:要硅铝系列材质中，主要成分是SiO2、Al2O3，它包括黏土砖、高铝砖、硅线石、蓝晶石、红柱石、莫来石砖等制品。按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质(15~30% Al2O3)、粘土质(30~48%Al2O3)和高铝质(Al2O3大于48%)三类。
(2) 镁铬系列制品:镁铬系列中主要成分是MgO、Cr2O3，方镁石为第一相，镁铬尖晶石为第二相，属于这个系列的产品有镁铬砖和铬镁砖。
(3) 镁铝系列品:主要成分是MgO、Al2O3，由于它们生成MgO.Al2O3，镁铬系列制品中都含有镁质材料。
(4) 镁钙系列产品:主要成分是以MgO、CaO为主。它们都有极高的熔点，是重要的镁质材料。
(5) 镁硅系列制品:镁砂系的主要成分是SiO2，当C/S＜5时，SiO2和MgO生成MgO.Al2O3(镁橄榄石)，从显微矿物组成角度说，纯铝系列的主要产品有镁铝砖、方镁石尖晶石砖、刚玉尖晶石砖，不定型材料中的铝-尖晶石浇注料也属于镁铝系列产品。
六、按矿物化学主要组成分类
这种分类与上述晶相分类比较相似，依此方法可将耐火材料主要分为六类。
(1) 硅质制品，如硅砖、熔融石英制品;
(2) 硅铝质制品，如粘土砖、半硅砖、高铝砖等;以氧化铝和氧化硅为基本化学组成的耐火材料中，通常可以根据制品中氧化铝和氧化硅含量多少分为:硅质制品(氧化硅大于93%)、半硅质制品(氧化铝占15~30%)、粘土质制品(氧化铝占30~48%)、高铝质制品(氧化铝占48~90%)和刚玉质制品(氧化铝大于90%)。
(3) 镁质、镁铬质和白云石质制品，如镁砖、镁铝砖、镁铬砖、白云石砖等;
(4) 碳质制品，如碳砖、石墨粘土制品等;
(5) 锆质制品，如锆英石砖、锆莫来石砖、锆刚玉砖等;
(6) 特殊耐火制品，如纯氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等制品。

Answer 2

1、根据耐火度的高低分：
普通耐火材料：1580摄氏度至1770摄氏度。
高级耐火材料：1770摄氏度至2000摄氏度。
特级耐火材料：大于2000摄氏度。
2、按制造方法耐火材料可分为：烧成制品、不烧成制品、不定形耐火材料。
3、 按材料化学属性分类:酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。
4、按化学矿物质组成进行分类：此种分类法能够很直接地表征各种耐火材料的基本组成和特性，在生产、使用、科研上是常见的分类法，具有较强的实际应用意义。
5、不定形耐火材料分类：浇注料、喷涂料、捣打料、可塑料、压住料、投射料、干式振动料。