耐火材料的組成與性質(zhì)（Ⅰ）

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　　耐火材料指的是物理和化學(xué)性質(zhì)適宜于在高溫下使用的非金屬材料，但不排除某些產(chǎn)品可含有一定量的金屬材料(CB/T 18930—2002)。一般是指耐火度不低于 1580℃的無機(jī)非金屬材料或制品。耐火材料有一個標(biāo)志性指標(biāo)——耐火度，指的是耐火材料在無荷重的條件下抵抗高溫而不熔化的特性。也可以理解為在高溫作用下，耐火材料達(dá)到特定軟化程度時的溫度。它是一種材料抵抗高溫作用的指標(biāo)，可以作為窯爐在高溫下使用的基本保證。耐火材料在使用過程中，除了受到高溫(一般為 1000 ～1800℃)作用外，還要受到物理、化學(xué)、機(jī)械等方面的作用，如：高溫下承受爐體及物料的荷重;操作過程中的外界應(yīng)力;由于溫度的急劇變化、受熱不均而出現(xiàn)的極大溫差以及由此而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力;各種高溫流體及爐渣、煙塵的沖刷;液態(tài)金屬、爐渣及雜質(zhì)元素的侵蝕，環(huán)境氣氛的轉(zhuǎn)變及作用等。因此，選用耐火材料除了考慮耐火度以外，還需要考慮耐火材料全面抵抗上述作用的性質(zhì)，使耐火材料能夠盡可能在各種操作條件下適用。

　　耐火材料因材質(zhì)、外形、制造方法及使用對象復(fù)雜，如不進(jìn)行合理的劃分將不利于(或不便于)進(jìn)行研究、生產(chǎn)和選用，因此，有必要對耐火材料進(jìn)行科學(xué)分類。通常按耐火材料的共性和特性進(jìn)行劃分，也可以按照材料的化學(xué)、礦物組成進(jìn)行分類，還可以按照材料的制備方法、材料的形狀尺寸及材料的應(yīng)用等來分類。我們僅介紹耐火材料的主要分類方法。

　　1.1 耐火材料分類

　　1.1.1按化學(xué)性質(zhì)分類

　　耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往伴隨著熔渣(液態(tài))及氣體的化學(xué)侵蝕。為了保證耐火材料在使用中有足夠的抗侵蝕能力，選用的耐火材料的化學(xué)屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相同或接近。按化學(xué)屬性分類對于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判斷耐火材料在實際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用具有重要意義。耐火材料按化學(xué)屬性可分為酸性耐火材料、中性耐火材料及堿性耐火材料。

　　1.1. 1.1酸性耐火材料

　　通常是指以 SiO,為主成分的耐火材料。在高溫下易與堿性耐火材料、堿性渣、含堿化合物或高鋁質(zhì)耐火材料起化學(xué)反應(yīng)。一般為硅質(zhì)耐火材料(酸性較大)、黏土質(zhì)耐火材料(弱酸性)及半硅質(zhì)耐火材料(酸性居于以上兩者之間)。也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的，因為此類材料中含有較高的 SiO,或在高溫狀態(tài)下能轉(zhuǎn)變?yōu)?SiO,。酸性耐火材料對酸性介質(zhì)的侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。

　　1.1.1.2 中性耐火材料

　　在高溫下與酸性耐火材料、堿性耐火材料、酸性或堿性渣或熔劑不發(fā)生明顯化學(xué)反應(yīng)的耐火材料稱為中性耐火材料。按嚴(yán)格意義講是指碳質(zhì)耐火材料。通常也將以三價氧化物為主體的高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、鋯剛玉質(zhì)、鉻質(zhì)耐火材料歸人中性耐火材料。因為此類材料含有較多的兩性氧化物如 Al,0,、Cr,O,等。此類耐火材料在高溫狀況下對酸、堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性，尤其對弱酸、弱堿的侵蝕具有較好的抵抗能力。

　　1. 1.1.3 堿性耐火材料

　　堿性耐火材料是指在高溫下易與酸性耐火材料、酸性渣、酸性熔劑或高鋁質(zhì)耐火材料起化學(xué)反應(yīng)的耐火材料。一般是指以 MgO、CaO 或以 MgO·Ca0 為主要成分的耐火材料,如鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、白云石質(zhì)耐火材料。鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、白云石質(zhì)耐火材料為強(qiáng)堿性耐火材料;鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)及尖晶石質(zhì)耐火材料為弱堿性耐火材料。這類耐火材料的耐火度都比較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。

　　1.1.2按化學(xué)組成分類

　　此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見的分類法，具有較強(qiáng)的實際應(yīng)用意義。

　　1.1.2.1硅質(zhì)耐火材料

　　以SiO,為主要成分的耐火材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料，主要包括硅磚及熔融石英制品。二氧化硅含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不小于 93%，以天然石英巖為主要原料的耐火材料為硅石耐火材料。硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其 SiO。含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般不小于 85%而小于93%，主要礦物組成為鱗石英和方石英，主要用于焦?fàn)t和玻璃窯爐等熱工設(shè)備的構(gòu)筑。熔融石英制品以熔融石英為主要原料生產(chǎn)，其主要礦物組成為石英玻璃，由于石英豉璃的膨脹系數(shù)很小，因此熔融石英制品具有優(yōu)良的抗熱沖擊能力。如熔融石英質(zhì)浸入式水口用于煉鋼連鑄中，具有較好的使用效果。

　　1.1.2.2 硅酸鋁質(zhì)耐火材料

　　以Si02-AI2O3，系礦物為主要原料的耐火材料，為硅酸鋁質(zhì)耐火材料。依據(jù) AL2O3含量的不同，可將硅酸鋁質(zhì)耐火材料劃分為不同的種類，

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耐火材料的組成與性質(zhì)

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