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輕質(zhì)隔熱耐火材料可以按照安裝方式、使用的溫度環(huán)境、材料存在狀態(tài)、顯微結構和生產(chǎn)方式來(lái)分類(lèi)。蓄熱磚廠(chǎng)家常用隔熱材料已系列化應用,表1列出幾種常用輕質(zhì)隔熱耐火材料的部分參數。(1) 按使用方式分類(lèi)安裝于保溫層:優(yōu)質(zhì)蓄熱磚普通型非直接向火;同時(shí)安裝在保溫層和工作層:高級型直接向火。(2) 按材料使用溫度分類(lèi)低溫:適用溫度小于600℃,例如礦渣棉;中溫:適用溫度為600-1200℃,例如隔熱板、蛭石材料、硅藻土磚等;高溫:適用溫度大于1200℃,例如纖維、鈣長(cháng)石輕質(zhì)磚。
3、結合劑結合劑對鎂碳磚及其他含碳耐火制品來(lái)說(shuō),作用至關(guān)重要。石墨和耐火氧化物之間沒(méi)有互溶關(guān)系,也不可能相互燒結,常溫下他們要靠結合劑粘接固化。高溫下,優(yōu)質(zhì)蓄熱磚結合劑則要結焦碳化,和石墨形成碳結合,一般這種結合劑是指樹(shù)脂類(lèi)、瀝青類(lèi)等有機物。結合劑高溫結焦碳化后形成約3%左右的碳,這個(gè)量雖然不多,但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是具有活力的組成部分,對制品的高溫性能有重要影響我國鎂碳磚或其他含碳制品生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩定,其中一個(gè)重要原因是結合劑不穩定造成的蓄熱磚廠(chǎng)家鎂碳磚結合劑大體可以分三種類(lèi)型:酚醛樹(shù)脂類(lèi)、改性瀝青類(lèi)、石油裂解副產(chǎn)品類(lèi),其中使用效果好、用量最多的是酚醛樹(shù)脂類(lèi)。
提取Mg和MgO原料:以水鎂石提取Mg和MgO,礦石中的MgO含量高,雜質(zhì)少;分解溫度低;加熱時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)分無(wú)毒無(wú)害,因而可從水鎂石中提取Mg和MgO等產(chǎn)品。蓄熱磚廠(chǎng)家重燒鎂砂:主要用于生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火材料。現代鋼鐵工業(yè)大量需用鎂碳磚、鎂鉻磚等。這類(lèi)MgO用量已超過(guò)其產(chǎn)量的1/2。蓄熱磚廠(chǎng)家由水鎂石制得的重燒鎂砂具有高密度(>3.55 g/cm3)、高耐火度(>2800℃)、高化學(xué)惰性和高熱震穩定性等優(yōu)點(diǎn)。輕質(zhì)氧化鎂:美、俄、加、英等國采用化學(xué)方法從低品位的水鎂石巖中提取輕質(zhì)MgO。電熔方鎂石:為高技術(shù)電子產(chǎn)品要求的特純品。以水鎂石經(jīng)電熔法煉制的方鎂石集合體,具有高熱導率和良好的電絕緣性,產(chǎn)品壽命提高2~3倍。化學(xué)純鎂試劑:采用電熱方法,可提取金屬鎂,制取MgCl2、MgSO4、Mg(NO3)2等化學(xué)純試劑補強材料:纖水鎂石可在某些領(lǐng)域用作溫石棉的代用品。用于微孔硅酸鈣、硅鈣板等中檔保溫材料中。基本配方是:硅藻土 石灰漿 水玻璃 纖水鎂石。纖維含量為8~10%。產(chǎn)品白度高,外觀(guān)美觀(guān),容重低。
我國耐火材料的再生利用率還不高,即使再利用,也基本上是簡(jiǎn)單的摻入。實(shí)踐表明只有與先進(jìn)的再生技術(shù)結合起來(lái),才能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益試驗研究結果表明:以高比例的廢耐火材料可以制成優(yōu)質(zhì)的耐火磚、澆注料、搗打料、修補料、濺渣護爐料、出鋼口填料、引流砂和造渣劑等非常有價(jià)值的產(chǎn)品,并且,這些產(chǎn)品的性能能夠接近或達到原產(chǎn)品的水平,有些還可以超過(guò)原產(chǎn)品的水平世界各國充分認識到了廢耐火材料是廉價(jià)的再生資源,能顯著(zhù)提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益,而且廢耐火材料的再生利用也是對環(huán)保的貢獻。因此,在不久的將來(lái)以廢耐火材料為原料生產(chǎn)的高附加值的優(yōu)質(zhì)再生產(chǎn)品會(huì )迅速發(fā)展,廢耐火材料的再利用率會(huì )迅速提高,并有向零排放發(fā)展的趨勢。
在高溫下長(cháng)期使用也不軟化,不受任何酸堿的侵蝕,有良好的抗鹽性能,也不受金屬和熔渣的潤濕,質(zhì)輕,是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。缺點(diǎn)是在高溫下易氧化,不宜在氧化氣氛中使用。遼陽(yáng)蓄熱磚碳質(zhì)制品廣泛用于高溫爐爐襯(爐底、爐缸爐身下部等)、熔煉有色金屬爐的襯里。優(yōu)質(zhì)蓄熱磚石墨制品還可以制成熔煉銅合金和輕合金用的坩堝。碳磚和石墨制品的主要成分為碳(C),其熱膨脹系數很低,導熱性高,耐熱震性能好,高溫強度高,抗酸堿和鹽的侵蝕,尤其是弱酸堿具有較好的抵抗能力,不受金屬和熔渣的潤濕,質(zhì)輕,一般用于鋼鐵冶煉行業(yè),也用作石油、化工行業(yè)的高壓釜內襯。碳化硅是一種優(yōu)良的耐火材料,抗侵蝕性能較好,但在高溫(高于1400度)時(shí)易于氧化,不適用于氧化氣氛下使用。
(1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕在鋼包中,由于渣線(xiàn)部位復雜的物理化學(xué)環(huán)境,導致該部位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學(xué)侵蝕主要通過(guò)對氧化鎂的溶解,以及對鎂碳磚基體中碳的氧化,并在以下因素的共同作用下,導致鎂碳磚的損毀1、堿度的影響:爐渣的堿度越低,對鎂碳磚的侵蝕越有利,若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低對碳的氧化,同時(shí)隨著(zhù)堿度的升高,爐渣中的FeO的活度下降,相對減緩了熔渣對鎂碳磚的侵蝕行為;2、MgO的影響:Osbom等在對LF爐渣線(xiàn)部位進(jìn)行成分分析時(shí)發(fā)現,掛渣層中MgO的含量高達30%,并認為爐渣中MgO的含量越高,鎂碳磚侵蝕越慢,堿度越高,蓄熱磚廠(chǎng)家同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩3、Al2O3的影響:爐渣中的Al2O3會(huì )降低爐渣的熔點(diǎn)和粘度,優(yōu)質(zhì)蓄熱磚增大爐渣與耐火材料的潤濕性,使爐渣更容易從鎂砂晶界處滲透,使方鎂石脫離鎂碳磚基體4、FeO的影響:首先渣中FeO在高溫下很容易與鎂碳磚中石墨發(fā)生氧化反應,并且產(chǎn)生亮白色鐵珠,形成脫碳層如圖1所示,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會(huì )同爐渣中的FeO反應生成低熔點(diǎn)產(chǎn)物。