水泥行业常用的耐火材料

水泥行业常用的耐火材料主要有以下几种：

一、高铝质耐火材料及其制品
     定义：一般将含铝量大于48%的硅酸铝系耐火材料统称为高铝质耐火材料，以其为主要原料的制品成为高铝质耐火材料制品。

     主要矿物成分：高铝质耐火材料的矿物组成主要为刚玉、莫来石和玻璃相。就成分而言，各种矿物的铝含量如下：
低莫来石材料：Al2O3  48%～60%
莫来石材料：Al2O3  61%～70%
莫来石—刚玉材料：Al2O3  71%～80%
刚玉—莫来石材料：Al2O3  81%～90%
刚玉材料：Al2O3  ＞90%
高铝质耐火材料的种类：

（1）普通高铝砖。高铝砖的主要矿物组成是莫来石、刚玉和玻璃相。随着制品中的Al2O3含量的增加，莫来石和刚玉相的数量也增加，玻璃相相应减少，制品的耐火度和高温性能也随之提高。
（2）改性高铝砖。其中包括高荷软高铝砖、微膨胀高铝砖、低蠕变高铝砖、磷酸盐结合高铝砖。

二、碱性耐火材料及制品
  种类：
     1、镁质耐火材料及制品
     2、镁铬耐火材料及其制品。镁铬耐火材料及其制品是以铬铁矿石和烧结镁砂为原料制取的耐火砖。他的矿物主相是方美石和尖晶石，根据铬铁矿在原料中的数量是否超过50%的比例，分别称为铬镁砖和镁铬砖。水泥行业主要使用镁铬砖。
           镁铬耐火材料理化性能指标及技术要求、镁铬砖尺寸容许偏差及外观的技术要求见表。
     3、镁铝砖。镁铝砖是以死烧的镁砂和高铝矾土熟料为原料生产的以方镁石为主要晶相，以铝镁尖晶石为结合相的镁质耐火材料制品。
          镁铝砖理化性能指标见表。
     4、 白云石耐火制品。以白云石为主要原料，以MgO和CaO为主要成分的耐火材料制品称之为白云石耐火制品。

     由于镁铬砖在水泥回转窑中易于硫元素发生反应，生成物在存放中会形成有毒的Cr6+，造成水源的污染。因此在工业化国家，尤其是欧洲国家对镁铬砖的生产和使用作出了非常严格的限制，并极力推荐采用白云石耐火砖作为水泥回转窑烧成带的耐火材料。
白云石砖很高的耐火度和良好的抗碱侵蚀能力、挂窑皮能力已被充分肯定。但白云石砖抗水化性能较差，包装和储存成本较高，砌筑到回转窑上，稍不注意就会出现大幅度的性能下降，甚至有水化完全报损。目前在我国水泥回转窑上还很少使用。

三、黏土耐火制品和黏土隔热耐火制品
     （一）黏土质耐火制品
     定义： 黏土质耐火制品是采用硬质黏土熟料为主要原料，配以软质黏土或半软质黏土为结合剂，以半干法或可塑法成型，再1300℃～1400℃温度下烧成制品。其化学成分与高铝土接近，Al2O3含量通常为30%～48%。由于兼顾了耐火、保温、抗化学腐蚀等多种性能，且价格便宜，因而是产量最高，应用最广的耐火制品。

物理性能指标：GB4415-84《黏土质耐火砖》中规定的黏土质耐火砖的物理性能指标如下图：



项目 指标
N-1 N-2a N-2b N-3a N-3b N-4 N-5 N-6
耐火度（℃）＞ 1750 1730 1730 1710 1710 1690 1670 1580
0.196MPa荷重软化温度（℃）＞ 1400 1350    1320    1320     
重烧线变化（%） 1400℃×2小时 +0.1
-0.4 +0.1
-0.5 +0.2
-0.5              
1350℃×2小时          +0.2
-0.5 +0.2
-0.5 +0.2
-0.5 +0.2
-0.5 +0.2
-0.5
显气孔率（%）不大于 22 24 26 24 26 25 26 28
常温耐压强度（MPa）不小于 29.4 24.5 19.6 19，6 14.7 19.6 14.7 14.7
热稳定性（次） N-2b N-3b必须进行此项检验，并在报告中注明

水泥窑用耐碱砖的理化性能指标
项目 指标
NJ-30
Al2O3（%） 25~30
SiO2（%） 60~70
Fe2O3（%） 2.0
显气孔率（%） 25
常温耐压强度（MPa） 20
重烧线变化（%）（1350℃ 2h） +0.1~1.0
热震稳定性（次）（1100℃—水冷） 10
耐碱性（1100℃，24h） 合格
耐碱砖尺寸容许偏差（mm）


项目 指标
尺寸容许偏差 尺寸≤150 ±2
尺寸151～300 ±2.5
尺寸300～400 ±5
扭曲 长度≤230 2
长度231~300 2.5
长度301~400 3
缺棱、缺角深度 7
溶洞直径 7
渣蚀厚度＜1 在砖的一个面上容许有
裂纹长度 宽度《0.25  容许
宽度0.25~0.50  60
宽度＞0.5 不允许

       中国建筑材料科学研究瑞泰高温材料科技股份有限公司生产的CB20，CB30隔热耐碱砖分别用于2000t/d以下，2000t/d以上的回转窑，主要理化性能如下表：

产品名称 隔热耐碱砖
牌号 CB20 CB30
Al2O3（%） 25~30 25~30
Fe2O3（%） ≤2 ≤2
SiO2（%） 60~70 60~70
耐火度（℃） ≥1650 ≥1650
体积密度（kg/m3） ≤1700 ≤1700
显气孔率（%） ≤30 ≤30
冷压强度（MPa） ≥15 ≥25
荷重软化温度T0.6（℃） ≥1100 ≥1100
热膨胀率（%）900℃ 0.6 0.6
导热系数（W/m·k）350±10℃ 0.7 0.7
热震稳定性（1100℃-水冷）（次） ≥5 ≥5

（二）隔热耐火制品

定义：是指有较高的耐火度，但主要是有较好的隔热能力的耐火制品。其通常显气孔率大、体积密度小，导热系数低，强渡低，耐火度也不如前述的耐火材料。但它良好的隔热特点决定了它在水泥窑炉上的广泛应用。主要有黏土质隔热耐火砖，高铝质隔热耐火砖和复合耐火砖。

理化性能指标：GB3994-83《粘土制隔热耐火砖》所限定，其形状及尺寸应符合通用耐火砖的规定。其理化性能指标如下：
项目 指标
NG- 1.5 NG- 1.3a NG-  1.3b NG- 1.0 NG- 0.9 NG- 0.8 NG- 0.7 NG- 0.6 NG-  0.5 NG- 0.4
体积密度（g/cm3 ）   不大于 1.5 1.3 1.3 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4
常温耐压强度（MPa）不小于 6.0 4.5 4.0 3.0 2.5 2.5 2.0 1.5 1.2 1.0
重烧线变化不大于2%的实验温度（℃） 1400 1400 1350 1350 1300 1250 1250 1250 1150 1150
导热系数（350℃）（W/m·K）不大于 0.70 0.6 0.6 0.5 0.4 0.35 0.35 0.25 0.25 0.2     
高铝质隔热耐火砖的技术要求，由GB3995-83《高铝质隔热耐火砖》所限定。其主要用于隔热层和不受高温熔融物料及腐蚀性气体直接侵蚀的窑炉内衬。高铝质隔热耐火砖依据体积密度来确定牌号，共分7个品种。


高铝质隔热耐火砖理化性能指标
项目 指标
LG-1.0 LG-0.9 LG-0.8 LG-0.7 LG-0.6 LG-0.5 LG-0.4
Al2O3（%）不小于 48
Fe2O3（%）不大于 2.0
体积密度（g/cm3  不大于 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4
常温耐压强度（MPa）不小于 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 0.8
重烧线变化不大于2%的实验温度（℃） 1400 1400 1400 1350 1350 1250 1250
导热系数（350℃）（W/m·K）不大于 0.50 0.45 0.35 0.35 0.30 0.25 0.20
高铝质隔热耐火砖尺寸容许偏差及外形

项目 指标
尺寸容许偏差 尺寸≤150 ±1.5
尺寸151～300 ±2.0
尺寸301～400 ±3
扭曲 长度≤250 1.5
长度251~400 2.5
缺棱、缺角深度 7
溶洞直径 5
裂纹长度 宽度《0.25  容许
宽度0.25~0.50  30
宽度＞0.5 不允许

回转窑复合砖是采用高耐火度、高强度的耐火材料和隔热保温材料，作为表面工作层和内部保温层的一种复合材料耐火砖。这种砖分别利用不同门类的耐火材料之长，避其所短，是一种兼顾耐火与保温复合性能要求的耐火砖。其工作层具有适宜的抗剥落、抗碱性能，而保温层导热系数较低，有利于热工设备的保温。相对于采用两种耐火砖来进行砌筑，其砌筑较方便、工效高。从理化性能讲，适合应用在回转窑的预热带和安全带。

四、 水泥工业常用的耐火纤维
水泥行业中常常将耐火纤维称为陶瓷纤维，为人工合成的耐火纤维产品，其化学组成以硅酸铝纤维居多，通常用于膨胀缝的填塞、一些密封制品（如高温纤维绳，高温纤维毡等）的材料，以及用于高温状态下发兰缝隙的密封填塞。由于这些纤维自身的强度不高，不能直接承受高温物料的摩擦和高温气流的冲刷。其热工特性如下：
耐火度高。其使用温度随矿物组成及密度的差异，范围在1000℃～1400℃。
隔热性能好。高温下导热系数在0.1～0.4W/m·K之间。
易于变形，质地柔软，是理想的填充材料。
体积密度小。体积密度一般为0.1～0.2g/cm3之间。
五、不定形耐火材料
不定形耐火材料主要有耐火浇筑料、耐火捣打料和耐火喷涂料三大类组成。水泥行业应用最广泛的是耐火浇筑料。
六、耐火泥浆
七、 结合剂
八、外加剂
九、 硅酸钙隔热材料
硅酸钙隔热材料是一种硅酸钙水化物为主要成分的隔热材料，水泥行业主要使用的是加工成板材的制品，习惯称为硅酸钙板。GB10699-89《硅酸钙绝热制品》规定了适用于温度不大于650℃（Ⅰ型）和1000℃（Ⅱ）的硅酸钙隔热制品的技术条件。根据其加入的增强纤维，分为有石棉和无石棉两种，按密度分为270、220、170、和140四种。
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