耐火材料是硅酸鹽學(xué)科的一個分支，硅酸鹽材料一般分為：水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料。而耐火材料從使用的角度來分又可分為：冶金工業(yè)用耐火材料、水泥行業(yè)用耐火材料、玻璃行業(yè)用耐火材料和其他耐火材料。其中陶瓷用耐火材料歸為其他耐火材料，建筑衛(wèi)生陶瓷屬于陶瓷的一個分支，因而建筑衛(wèi)生陶瓷用耐火材料理所當(dāng)然的歸為其他用耐火材料一類了。理論上講，耐火材料又有定型耐火材料和不定型耐火材料之分，但一般不定型耐火材料多用于水泥、冶金窯爐，而玻璃行業(yè)和陶瓷行業(yè)用量不大，因而我們在討論陶瓷用耐火材料的時候習(xí)慣性不討論不定型耐火材料，但要強(qiáng)調(diào)的是，不定型耐火材料尤其是耐火骨料、耐火澆注料和耐火材料的膠凝劑等對部分陶瓷窯爐的施工起到不可估量的作用，不討論不是不重視而是為了更好的重視，有可能的話筆者會對陶瓷行業(yè)的不定型耐火材料和體系專門進(jìn)行討論。
1、建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)
用耐火材料的組成體系
建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)包括建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、原輔材料(釉料、熔塊、色釉料等)，其所用的耐火材料千差萬別，有效的歸類這些耐火材料從而進(jìn)行討論很為必要。一般而言，不固定的區(qū)分窯爐而從耐火材料的材質(zhì)方面進(jìn)行討論比較好入手，本文亦是遵從這一原則來進(jìn)行建筑衛(wèi)生陶瓷用耐火材料的討論。
建筑衛(wèi)生陶瓷用耐材有窯爐用耐材和窯車用耐材及其他耐材。
窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂，一般分內(nèi)外三層，內(nèi)層為輕質(zhì)保溫棉、氈、板等，中層為重質(zhì)或輕質(zhì)保溫磚，外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內(nèi)層的輕質(zhì)保溫層近幾年發(fā)展比較迅速，以低溫莫來石纖維為主，兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等，溫度從1200℃~1600℃的各個體系。在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內(nèi)層也有用輕質(zhì)莫來石、高鋁等輕質(zhì)磚或者板，以輕質(zhì)氧化鋁、莫來石等空心球磚為主體。中層的重質(zhì)材料仍然采用低鋁高硅、高鋁低硅、莫來石與堇青石、焦寶石與莫來石等材料制成的重質(zhì)材料為主。外層的低溫耐火材料主要以鋁礬土、焦寶石、粘土等制作而成，相對鋁含量偏低，耐溫性能較差但價格較低。
窯車用耐火材料有窯車面、窯車支架、承燒板、匣缽等，除過組成窯車的基本架構(gòu)面材料外，其余的材料統(tǒng)稱為窯具材料。窯車用耐火材料和窯爐的墻體材料基本相同。窯具材料根據(jù)不同的情況有莫來石、高鋁莫來石、堇青石、莫來石—堇青石、SiC、氧化物結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅等。除過上述材料外，現(xiàn)代陶瓷窯爐不能忽略的是輥道窯的陶瓷棍棒，現(xiàn)在的陶瓷棍棒有氧化鋁質(zhì)、石英質(zhì)、氮化硅質(zhì)、滲硅碳化硅質(zhì)、再結(jié)晶碳化硅質(zhì)、氮化硅結(jié)合碳化硅質(zhì)等。建筑衛(wèi)生陶瓷輥道窯所用的棍棒以高鋁質(zhì)為主。
2、各種耐火材料的發(fā)展過程和現(xiàn)狀分析
2.1、輕質(zhì)耐火材料
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。在工業(yè)窯爐和其他熱工設(shè)備上用作隔熱材料。與一般耐火磚比較，抗渣蝕性、力學(xué)強(qiáng)度、耐磨損性較差，高溫下體積收縮較大等。有多種分類方法：
?、侔大w積密度分類。體積密度在 0.3～1.3克/厘米3的為輕質(zhì)磚;低于 0.3克/厘米3的為超輕質(zhì)磚。
②按使用溫度分類。使用溫度600～900℃為低溫隔熱材料;900～1200℃為中溫隔熱材料;超過1200℃的為高溫隔熱材料。
?、郯粗破沸螤罘诸?。一種是定形的輕質(zhì)耐火磚，包括粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)以及某些純氧化物輕質(zhì)磚等;另一種是不定形輕質(zhì)耐火材料，如輕質(zhì)耐火混凝土等。
輕質(zhì)耐火材料在現(xiàn)代陶瓷窯爐中應(yīng)用最為廣泛，主要因為其質(zhì)輕、施工方便等特點，操作起來比較容易。建筑衛(wèi)生陶瓷隧道窯、輥道窯、和其它陶瓷行業(yè)常用的推板窯等一些長形窯爐，由于有預(yù)熱帶、燒成帶、保溫帶、冷卻帶等，根據(jù)不同段的不同溫度合理使用輕質(zhì)耐火材料對窯爐的節(jié)能尤其重要。
輕質(zhì)耐火材料近幾年發(fā)展迅速，尤其以輕質(zhì)莫來石磚、高鋁莫來石磚、莫來石纖維和高鋁莫來石纖維等發(fā)展較快，為建筑衛(wèi)生陶瓷的窯爐節(jié)能提供了必要的材料保障。
輕質(zhì)耐火材料最早以輕質(zhì)粘土磚為主，由于耐溫性能有限，只能用到溫度比較低的窯爐內(nèi)使用，上世紀(jì)九十年代后期莫來石、氧化鋁熔融噴吹技術(shù)逐漸成熟從而開發(fā)了空心球磚，近幾年來耐火材料發(fā)泡工藝的成熟又開發(fā)了發(fā)泡型輕質(zhì)耐火材料，使耐火材料的熱導(dǎo)率大大降低，形成了隔熱性輕質(zhì)耐火材料。本世紀(jì)初，耐火纖維技術(shù)發(fā)展較快，耐火纖維的壓成板、氈等定型材料工藝逐步完善且耐火纖維的溫度不斷提高，形成了目前的耐火纖維隔熱材料系列產(chǎn)品。
2.2、重質(zhì)耐火材料
重質(zhì)耐火保溫磚基本有以下幾個品種：
1.酸性磚：硅磚(SiO2)，耐火粘土磚(SiO2+Al2O3)
2.中性磚：高鋁磚，鉻磚(Cr2O3+Al2O3，MgO，F(xiàn)eO)
3.堿性磚：鎂磚，鉻鎂磚，白云石磚
4.特種磚：尖晶石磚，鋯英石磚，氧化鋯磚，碳磚，碳化硅磚，其他磚。
陶瓷窯爐最早用耐火材料以重質(zhì)磚為主，隨著輕質(zhì)隔熱耐火材料的不斷完善，重質(zhì)磚基本上在建筑衛(wèi)生陶瓷的隧道窯、軌道窯等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蝕的窯爐如熔塊窯、做色料的梭式窯、回轉(zhuǎn)窯等領(lǐng)域仍然使用重質(zhì)耐火材料。目的是為了不至于掉渣、抗腐蝕強(qiáng)度好。特別是熔塊窯，物料直接和耐火材料接觸，更應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇重質(zhì)耐火材料，尤其是材質(zhì)、密度和導(dǎo)熱系數(shù)等。這類窯爐的特點恰恰和隧道窯、軌道窯相反，一般重質(zhì)耐火材料在內(nèi)層而重質(zhì)耐火材料和保溫材料在中外層。
重質(zhì)耐火材料的發(fā)展是隨著我國的冶金工業(yè)發(fā)展而發(fā)展的，第一次大力發(fā)展起始于上世紀(jì)五十年代，得益于前蘇聯(lián)對我國鋼鐵工業(yè)的扶持。第二次大力發(fā)展在上世紀(jì)九十年代，隨著改革開放和市場經(jīng)濟(jì)的繁榮，我國的鋼鐵企業(yè)迅速發(fā)展和其他冶金的進(jìn)步重質(zhì)耐火材料也得到了高速發(fā)展。陶瓷窯爐用重質(zhì)耐火材料與玻璃工業(yè)類似，主要以酸性磚、中性磚和部分特種磚為主，選磚的依據(jù)主要根據(jù)窯爐的燒成溫度、氣氛和熔融材料的腐蝕性、酸堿性等決定。
中國耐材網(wǎng)
