耐火材料的組成與性質（Ⅰ）

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　　耐火材料指的是物理和化學性質適宜于在高溫下使用的非金屬材料，但不排除某些產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℃的無機非金屬材料或制品。耐火材料有一個標志性指標——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，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、機械等方面的作用，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生的內應力;各種高溫流體及爐渣、煙塵的沖刷;液態(tài)金屬、爐渣及雜質元素的侵蝕，環(huán)境氣氛的轉變及作用等。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，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、外形、制造方法及使用對象復雜，如不進行合理的劃分將不利于(或不便于)進行研究、生產和選用，因此，有必要對耐火材料進行科學分類。通常按耐火材料的共性和特性進行劃分，也可以按照材料的化學、礦物組成進行分類，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按化學性質分類

　　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屬性應與侵蝕介質的化學屬性相同或接近。按化學屬性分類對于了解耐火材料的化學性質，判斷耐火材料在實際使用過程中與接觸物之間的化學作用具有重要意義。耐火材料按化學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耐火材料起化學反應。一般為硅質耐火材料(酸性較大)、黏土質耐火材料(弱酸性)及半硅質耐火材料(酸性居于以上兩者之間)。也有將鋯英石質耐火材料和碳化硅質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)下能轉變?yōu)?SiO,。酸性耐火材料對酸性介質的侵蝕具有較強的抵抗能力。

　　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)生明顯化學反應的耐火材料稱為中性耐火材料。按嚴格意義講是指碳質耐火材料。通常也將以三價氧化物為主體的高鋁質、剛玉質、鋯剛玉質、鉻質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、堿性介質的化學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、酸性熔劑或高鋁質耐火材料起化學反應的耐火材料。一般是指以 MgO、CaO 或以 MgO·Ca0 為主要成分的耐火材料,如鎂質、石灰質、鎂鉻質、鎂硅質、白云石質耐火材料。鎂質、石灰質、白云石質耐火材料為強堿性耐火材料;鎂鉻質、鎂硅質及尖晶石質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，對堿性介質的化學侵蝕具有較強的抵抗能力。

　　1.1.2按化學組成分類

　　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、使用、科研上是常見的分類法，具有較強的實際應用意義。

　　1.1.2.1硅質耐火材料

　　以SiO,為主要成分的耐火材料通常稱為硅質耐火材料，主要包括硅磚及熔融石英制品。二氧化硅含量(質量分數(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，其 SiO。含量(質量分數(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，主要用于焦爐和玻璃窯爐等熱工設備的構筑。熔融石英制品以熔融石英為主要原料生產，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，為硅酸鋁質耐火材料。依據(jù) AL2O3含量的不同，可將硅酸鋁質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