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輕質(zhì)耐火材料是指氣孔率高、體積密度小、熱導(dǎo)率低的耐火材料。輕質(zhì)耐火材料的特點(diǎn)是具有多孔結(jié)構(gòu)(氣孔率一般為40%?85%)和高的隔熱性。
輕質(zhì)耐火材料有多種分類，按使用溫度可分：
低溫隔熱耐火材料，使用溫度600 ~900℃，如硅藻土磚、石棉磚;
中溫隔熱耐火材料，使用溫度900 ~1200℃，如蛭石、輕質(zhì)黏土磚;
高溫隔熱耐火材料，使用溫度超過1200℃，如輕質(zhì)剛玉磚、高溫莫來石質(zhì)隔熱磚。
工業(yè)窯爐使用隔熱耐火材料有許多優(yōu)點(diǎn)，一是節(jié)省能耗，一般可節(jié)省2/5 ~ 3/5;二是減輕爐體重量、簡化窯爐構(gòu)造、降低環(huán)境溫度，改善勞動條件;三是由于窯爐可以快速升溫和冷卻，能提高設(shè)備生產(chǎn)效率。但是輕質(zhì)耐火材料的氣孔率較大，組織疏松，抗渣性能差，熔渣很快地侵入磚體氣孔內(nèi)，使之碎裂，不能用于直接接觸熔渣和液態(tài)金屬的部位。如GB/T 3995—1983明確規(guī)定：高鋁質(zhì)隔熱耐火磚用作隔熱層和不受高溫熔融物料及侵蝕性氣體作用的窯爐內(nèi)襯。同時，輕質(zhì)耐火材料常溫耐壓強(qiáng)度低，耐磨性能差和抗熱震欠佳，不能用于承重結(jié)構(gòu)，也不宜用于與爐料接觸、磨損嚴(yán)重的部位?？傊捎谳p質(zhì)耐火材料存在上述缺點(diǎn)，其用途多被用作窯爐的隔熱層、內(nèi)襯或保溫。
藍(lán)晶石的化學(xué)組成為Al2[SiO4]O，成分中可含3價鉻(不大于12.8%)，也常含有三氧化二鐵(1%-2%)以及少量的鈣、鎂、鐵、鈦等同象混入物。
然而，用藍(lán)晶石原料開發(fā)的莫來石輕質(zhì)磚可直接接觸火焰，耐高溫、強(qiáng)度高，應(yīng)用于裂解爐、熱風(fēng)爐、陶瓷輥道窯、電瓷抽屜窯、玻璃坩堝及各種電爐內(nèi)襯，石化工業(yè)氣化爐內(nèi)襯。
用藍(lán)晶石精礦：Al2O3大于56%，SiO2 40%，F(xiàn)e2O3 0.5% ， Na2O + K2O小于0.3%。開發(fā)的莫來石輕質(zhì)磚的主要理化指標(biāo)為：Al2O3 70%，體積密度0.8?1.0g/cm3，耐壓強(qiáng)度4~6MPa，熱導(dǎo)率(350℃)0.25W/(m.K)。使用溫度可達(dá)1550℃。
以硅線石、藍(lán)晶石精礦為主體原料，用泡沫法開發(fā)了硅線石-藍(lán)晶石輕質(zhì)磚。
硅線石與藍(lán)晶石精礦，Al2O3含量不小于57%， Fe2O3小于1.5%或1.2% ~5%，精礦中含硅線石或藍(lán)晶石礦物不小于90%，在1500℃燒成，獲得體積密度小于0.8g/cm3、常溫耐壓強(qiáng)度在4.3MPa左右的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與硅線石、藍(lán)晶石精礦的加入量、泡沫泥漿、煅燒溫度等因素密切相關(guān)。
由表1可見，加入5%、10%、15%的藍(lán)晶石，均得到體積密度小于0.8g/cm3的制品。但結(jié)合常溫耐壓強(qiáng)度考慮，加入15%藍(lán)晶石的制品耐壓強(qiáng)度較大，為4. 26MPa。因此用泡沫法生產(chǎn)硅線石-藍(lán)晶石輕質(zhì)磚，選擇15%的藍(lán)晶石加入量。加入大于15%的藍(lán)晶石、煅燒溫度1550℃時，制品的常溫耐壓強(qiáng)度均較低。其原因都可以從藍(lán)晶石和硅線石的分解，莫來石化及膨脹反應(yīng)得到解釋。
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