隔热耐火材料分类及特点

 隔热耐火材料分类及特点

一、隔热耐火材料的种类

    隔热耐火材料是指气孔率高、体积密度小、具有绝热性能，对热可起屏蔽作用的材料。由于隔热耐火材料的质量轻，通常又称为轻质耐火材料。隔热耐火材料，除了主要用在高于环境温度条件下防止热的流出损失外，还用于低于环境温度的条件下以防止热的流入。在前一种情况下使用时，常称为保温材料；而在后一种情况下使用时则称为保冷材料。由于节能工作的要求，隔热耐火材料的发展非常迅速，品种繁多，可从不同的角度进行分类。

    常用的一种分类方法是根据材料的化学矿物组成或生产用原料进行分类和命名的，如采用粘土原料、硅质或高铝质原料制成的轻质隔热耐火制品称为轻质粘土砖、轻质硅砖或轻质高铝砖。

如果按照使用温度来分类，隔热耐火材料可分为3种：

（1）低温隔热材料 ＜600℃

（2）中温隔热材料 600~1200℃

（3）高温隔热材料 ＞1200℃

    从体积密度来看，轻质隔热耐火材料的体积密度一般不大于1.3g/cm³，常用的轻质隔热耐火材料的体积密度为0.6~1.0g/cm³，若体积密度为0.3~0.4g/cm³或更低，则称为超轻质隔热材料。

    隔热耐火材料亦可根据材料的形态进行如下分类：粉粒状隔热材料、定形隔热材料、纤维状隔热材料和复合隔热材料。

（1）粉粒状隔热耐火材料有不含结合剂的直接利用耐火粉末或颗粒料作填充隔热层的粉粒散状材料和含有结合剂的粉粒散装轻质不定形隔热耐火材料。粉粒状隔热材料使用方便、容易施工，在现场填充和制作即可成为高温窑炉和设备的有效的隔热层。

（2）定形隔热耐火材料是指具有多孔组织结构的形状一定的隔热材料，其中以砖形制品为普遍，因而一般又称为轻质隔热砖。轻质隔热砖的特点是性能稳定，使用、运输和保管都很方便。

（3）纤维状隔热耐火材料系棉状和纤维制品状隔热材料。纤维材料易形成多孔组织，因此，纤维状隔热材料的特点是质量轻、绝热性能好、富有弹性，并有良好的吸音和防震等性能。（4）复合隔热材料，主要指纤维材料与其他材料配制而成的绝热材料，如绝热板、绝热涂层等隔热材料。

    从结构上看，隔热耐火材料系由固相和气相构成。据此，隔热耐火材料又可按固相与气相的存在方式和分布状态分为以下三类：

1）气相为连续相而固相为分散相的隔热耐火材料；

2）固相为连续相而气相为分散相的隔热耐火材料；

3）气相与固相都为连续相的隔热材料。

    这种分类方法对分析研究组织结构对隔热耐火材料的性能的影响比较方便。

二、隔热耐火材料的组织结构特点

  在组织结构上，与普通致密耐火材料相比，隔热耐火材料的显著特点是气孔率高和气孔孔径较大。在大多数完全烧结的耐火制品中，气孔率一般都小于20%，气孔孔径较小，如粘土砖的孔径一般为2~60μm，硅砖为19~21μm，镁砖为26~28μm。而各种轻质隔热耐火材料的气孔率一般都在45%以上，且气孔的孔径粗大，如用添加可燃物加入法制造的轻质砖的孔径为0.1~1mm，用泡沫法生产的轻质氧化铝制品的孔径为0.1~0.5mm，氧化铝空心球轻质制品的孔径为0.5~5mm。在显微镜下观察时，不管材料中固相的化学-矿物组成如何，隔热耐火材料的组织结构可明显地分为如下2种结构：

  (1)气相连接结构型或开放气孔结构型。这种类型的轻质隔热耐火材料的显微结构特点是固相被气相分割，成为断断续续的非连续相。相反，由于结构中开口气孔占优势，气孔相互连通成为气相连续的结构。以轻质耐火粉粒填充的隔热耐火层，采用可燃物加入物法生产的大多数轻质隔热耐火材料属于这种结构类型。

   （2)固相连接结构型或封闭气孔结构型。这种类型的轻质隔热耐火材料的显微结构特点是大部分气孔以封闭气孔的形式存在。气相被连续的固相包围，形成固相连续而气相被分割孤立存在的结构特征。换句话说，在这种结构中，连续相为固相，气相为非连续相。用泡沫法生产的轻质耐火制品，各种氧化物空心球隔热制品都属于这种结构类型，在这种结构中，固态物质以纤维状形式存在构成连续固相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。