1、第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料6.1 隔热耐火材料概述隔热耐火材料概述6.2 隔热耐火材料定义和种类隔热耐火材料定义和种类6.3 隔热耐火材料的结构和性能隔热耐火材料的结构和性能6.4 隔热耐火砖隔热耐火砖 6.5 耐火纤维耐火纤维6.6 空心球及其制品空心球及其制品 6.16.1隔热耐火材料与节能隔热耐火材料与节能1.窑炉和热工设备的热损失窑炉和热工设备的热损失 冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中热加工过程中工业窑炉的能耗可占总能耗的热加工过程中工业窑炉的能耗可占总能耗的4070%。热效率都很低热效率都很低 能源能源利用率不到利用率不到30
2、。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述工业窑炉的热损失工业窑炉的热损失:1)从炉体表面各部位散失的热量；从炉体表面各部位散失的热量；2)炉体的蓄热损失；炉体的蓄热损失；3)水冷损失的热量；水冷损失的热量；4)接缝、孔眼和炉门等密封不严的部位泄漏损失的热量接缝、孔眼和炉门等密封不严的部位泄漏损失的热量；5)排烟带走的废热损失。排烟带走的废热损失。1)至至4)项热损失与保温隔热耐火材料的合理使用与否密切相关项热损失与保温隔热耐火材料的合理使用与否密切相关第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述各种工业窑炉的炉体散热损失各种工业窑炉的炉体散热损失产品名称产品名称窑炉设备窑炉设备单位产品能
3、单位产品能耗耗MJ/t产品产品炉体散热损失炉体散热损失MJ/t产品产品%水泥水泥回转炉回转炉554071013.0玻璃玻璃池窑池窑9500149015.7耐火材料耐火材料隧道窑隧道窑6700253037.8陶瓷陶瓷隧道窑隧道窑12140459037.8第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述炉体的表面热损失，达产品单位能耗的炉体的表面热损失，达产品单位能耗的1040 与窑炉的种类和保温隔热耐火材料的利用有关与窑炉的种类和保温隔热耐火材料的利用有关炉体的蓄热损失炉体的蓄热损失连续操作的窑炉不太重要。窑炉通常运行数月至连续操作的窑炉不太重要。窑炉通常
4、运行数月至数年才需停炉维修。数年才需停炉维修。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述间歇式不连续使用的窑炉，炉衬耐火材料的蓄热损失达间歇式不连续使用的窑炉，炉衬耐火材料的蓄热损失达525。与窑炉的尺寸、炉墙厚度、砌体的热容量，材料的与窑炉的尺寸、炉墙厚度、砌体的热容量，材料的导热性和加热时间及温度等因素有关，导热性和加热时间及温度等因素有关，有水冷措施的窑炉，冷却水带走的热量损失有水冷措施的窑炉，冷却水带走的热量损失高达高达25以上。以上。窑炉不同部位上的孔眼、炉门、接缝等处漏出散失的热窑炉不同部位上的孔眼、炉门、接缝等处漏出散失的热量量高达高达35。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火
5、材料概述隔热耐火材料在工业窑炉节能中的作用隔热耐火材料在工业窑炉节能中的作用热损失类型热损失类型主要部位举例主要部位举例应用隔热耐火材料的对策举例应用隔热耐火材料的对策举例散热损失（对散热损失（对流与辐射）流与辐射）炉体表面，热力管道及炉体表面，热力管道及附属设备的表面附属设备的表面用隔热保温耐火材料加强绝热降低用隔热保温耐火材料加强绝热降低外表温度，用耐火纤维加强隔热外表温度，用耐火纤维加强隔热蓄热损失蓄热损失炉衬耐火材料砌体炉衬耐火材料砌体用热容量小的轻质耐火材料和耐火用热容量小的轻质耐火材料和耐火纤维材料做内衬纤维材料做内衬冷却损失冷却损失钢锭加热炉滑轨水冷管钢锭加热炉滑轨水冷管线线用耐
6、火材料与隔热材料复合强化隔用耐火材料与隔热材料复合强化隔热，降低冷却水温度热，降低冷却水温度泄露损失泄露损失炉门、窥孔、窑车接头炉门、窥孔、窑车接头等连接部位的缝隙等连接部位的缝隙用耐火纤维材料填塞密封用耐火纤维材料填塞密封第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述2.2.炉体表面的散热损失炉体表面的散热损失 建筑在厂房内的工业窑炉，在无强制通风冷却的情况下。建筑在厂房内的工业窑炉，在无强制通风冷却的情况下。从炉体表面向周围环境散失的热量：从炉体表面向周围环境散失的热量：Q散散自然对流散热自然对流散热Qc+辐射散热辐射散热QrQ散散=Qc+Qr=(hc+hr)(t0-ta)式中式中 hc自然
7、对流传热系数，自然对流传热系数，W/(mK)；hr辐射传热系数，辐射传热系数，W/(mK)；t0炉墙外表面炉墙外表面(冷面冷面)的温度，的温度，K；ta外界环境的温度，外界环境的温度，K。自然对流传热系数自然对流传热系数(hc)与炉墙的方位有关，与炉墙的方位有关，垂直炉壁垂直炉壁：401.5cahtt炉顶：炉顶：402cahtt炉底：炉底：401.1cahtt44002 7 32 7 34.8 8()()1 0 01 0 0ratt ahtt辐射传热系数辐射传热系数(hr)与炉壁外表面与炉壁外表面(冷面冷面)的黑度的黑度第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述炉墙材料的黑体，炉墙材料的黑体
8、，温度，温度，427538649871109213161399碳化硅砖碳化硅砖0.950.930.920.900.880.85硅砖硅砖0.980.800.700.680.670.65氧化锆砖氧化锆砖0.740.440.330.310.250.22氧化铝砖氧化铝砖0.450.370.310.280.340.37镁砖镁砖0.560.380.330.320.350.37隔热粘土砖隔热粘土砖0.800.610.490.480.500.50第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述减少炉体表面散失热量的途径：减少炉体表面散失热量的途径：选用合适的隔热保温耐火材料，降低炉体外表面选用合适的隔热保温耐火材
9、料，降低炉体外表面的温度。的温度。炉体的外表面温度，炉膛温度一定时，炉体的外表面温度，炉膛温度一定时，取决于炉取决于炉壁的厚度和炉墙材料的导热系数。壁的厚度和炉墙材料的导热系数。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述炉壁由三层不同的耐火材料构炉壁由三层不同的耐火材料构成，各层炉壁材料导热系数和厚度成，各层炉壁材料导热系数和厚度为为1、2和和3及及l1、l2和和l3；炉壁内表面（热面炉壁内表面（热面)的温度为的温度为t1，外表面外表面(冷面冷面)的温度为的温度为t0各层间界各层间界面温度为面温度为t2和和t3；炉壁材料的导热系数取炉壁平炉壁材料的导热系数取炉壁平均温度时的导热系数。在稳定传
10、热均温度时的导热系数。在稳定传热的时，的时，通过每一层炉壁的热量相等通过每一层炉壁的热量相等Q1=(t1-t2)/(l1/1)=(t2-t3)/(l2/2)=(t3-t0)/(l3/3)=(t1-t0)/(l1/1)+(l2/2)+(l3/3)第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述若炉壁由若炉壁由n层耐火材料构成层耐火材料构成:Qn=(t1-t2)/(l1/1)=(t2-t3)/(l2/2)=(tn-t0)/(ln/n)=(t1-t0)/(l1/1)+(l2/2)+(ln/n)式中式中(l1/1)、(l2/2)、(ln/n)称为材料的热阻。称为材料的热阻。炉壁的热阻愈大，炉壁外表面的温度
11、愈低，从炉壁外炉壁的热阻愈大，炉壁外表面的温度愈低，从炉壁外表面散失表面散失的热量损失也就愈少。的热量损失也就愈少。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述减少炉壁外表面散失热量的方法：减少炉壁外表面散失热量的方法：加大炉壁的厚度加大炉壁的厚度 将导致炉体的蓄热量增加，使蓄热损失增大。将导致炉体的蓄热量增加，使蓄热损失增大。选用导热系数小的各种保温隔热耐火材料选用导热系数小的各种保温隔热耐火材料。合理利用各种隔热保温耐火材料合理利用各种隔热保温耐火材料是减少炉壁外表面散是减少炉壁外表面散热损失的最佳选择。热损失的最佳选择。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述3.炉体的蓄热损失炉体的
12、蓄热损失 当炉壁传热达到稳定状态时，可计算出炉壁各层界面上的当炉壁传热达到稳定状态时，可计算出炉壁各层界面上的温度，可算出炉壁的蓄热量：温度，可算出炉壁的蓄热量：H 炉壁的蓄热量，炉壁的蓄热量，kJm2；1、2、3 各层炉壁材料的体积密度，各层炉壁材料的体积密度，kgm3；C1，C2，C3 各层炉壁材料的比热容各层炉壁材料的比热容kJ(kgK)；ts 炉壁加热前的温度，炉壁加热前的温度，K。233012111222333()()()222sssttttttHlCtlCtlCt第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述间歇操作的窑炉，在一个生产周期中，炉壁传热往往达不到间歇操作的窑炉，在一个生
13、产周期中，炉壁传热往往达不到稳定状态，炉体的蓄热损失：稳定状态，炉体的蓄热损失：0.().pQCH TTF第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述式中式中 Q 炉体蓄热损失，炉体蓄热损失，KJm 2；炉壁材料的体积密度，炉壁材料的体积密度，kg/m3；Cp炉壁材料的平均比热，炉壁材料的平均比热，KJ/(kgK)炉壁材料的导热系数，炉壁材料的导热系数，kJ/(mK);H 升温加热时间，升温加热时间，h；T0、T分别为窑炉加热前后的温度；分别为窑炉加热前后的温度；F炉衬表面积，炉衬表面积，m2。减少炉体蓄热损失的措施有减少炉体蓄热损失的措施有：1)降低炉壁表面温度；降低炉壁表面温度；2)采用比
14、热小、体积密度小和导热系数小的耐火材料；采用比热小、体积密度小和导热系数小的耐火材料；3)减薄炉壁的厚度。减薄炉壁的厚度。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述采用导热系数低和容重小的隔热耐火材料，尤其是采用采用导热系数低和容重小的隔热耐火材料，尤其是采用新型的耐火纤维材料，可使炉体的热损失大大减少，节约大新型的耐火纤维材料，可使炉体的热损失大大减少，节约大量能源。量能源。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述1-致密耐火砖致密耐火砖4-耐火纤维耐火纤维2-轻质耐火砖轻质耐火砖3矿棉矿棉a 致密耐火砖衬致密耐火砖衬230mm轻质耐火砖衬轻质耐火砖衬115mm、矿棉、矿棉25mm热损
15、失热损失kw/m20.6140.5600.550b 致密耐火砖衬致密耐火砖衬230mm、矿棉、矿棉25mm蓄热蓄热 kJ/m2 548000 62300 20900c 耐火纤维衬耐火纤维衬65mm、矿棉矿棉110mm重量重量 kg/m256611336由不同材料建筑的炉壁散热和蓄热损失的比较由不同材料建筑的炉壁散热和蓄热损失的比较 采用高效隔热耐火材料间接方面节约大量的能源采用高效隔热耐火材料间接方面节约大量的能源：1)炉体外形保持不变，耐火纤维材料作炉衬，炉衬厚度减炉体外形保持不变，耐火纤维材料作炉衬，炉衬厚度减薄，炉膛容积或物料装载量增加薄，炉膛容积或物料装载量增加1.72.0倍倍，窑炉的
16、生产效，窑炉的生产效率提高。率提高。2)耐火纤维内衬的重量轻，热容小，蓄热少，耐火纤维内衬的重量轻，热容小，蓄热少，使窑炉的升温使窑炉的升温和冷却时间显著缩短，可缩短和冷却时间显著缩短，可缩短1/3至至1/2，大大提高劳动生产大大提高劳动生产效率。效率。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述 3)耐火纤维材料的容重小，其重量约为普通隔热耐火砖耐火纤维材料的容重小，其重量约为普通隔热耐火砖的的1/5l/10，可减少窑炉钢铁支架的钢材用量。，可减少窑炉钢铁支架的钢材用量。节约钢材用量达节约钢材用量达30。生产生产1t钢约需消耗钢约需消耗1t标准煤，应用耐火纤维材料代替致标准煤，应用耐火纤维材
17、料代替致密耐火砖制作窑炉内衬可以间接地大量节约能源。密耐火砖制作窑炉内衬可以间接地大量节约能源。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述4.4.窑炉的水冷热损失窑炉的水冷热损失 工业窑炉，为了防止某些窑炉部件的过热损毁，采取工业窑炉，为了防止某些窑炉部件的过热损毁，采取水冷措施。水冷措施。因冷却水带走大量热量，浪费大量能源。因冷却水带走大量热量，浪费大量能源。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述5.5.窑炉的泄漏热损失窑炉的泄漏热损失 窑炉的炉门、炉盖、窥孔，热电偶插孔，电热元件的安装窑炉的炉门、炉盖、窥孔，热电偶插孔，电热元件的安装孔，及窑车之间的联接处等缝隙易发生热量的泄漏损失
18、：外孔，及窑车之间的联接处等缝隙易发生热量的泄漏损失：外界冷空气，通过密封不良的孔隙侵入炉内会使炉温降低。界冷空气，通过密封不良的孔隙侵入炉内会使炉温降低。面积面积10cm2的小孔，每小时侵入炉内的空气量达的小孔，每小时侵入炉内的空气量达10m3。窑。窑炉密封不好，或炉门、炉盖不严也会造成大量的热损失。炉密封不好，或炉门、炉盖不严也会造成大量的热损失。第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述第六章隔热耐火材料概述6.26.2隔热耐火材料定义和种类隔热耐火材料定义和种类1.1.定义：
19、定义：隔热耐火材料：隔热耐火材料：气孔率高、体积密度低、热导率低、气孔率高、体积密度低、热导率低、具有绝热性能，对具有绝热性能，对热可起屏蔽作用的材料热可起屏蔽作用的材料，由于隔热耐火材料的重量轻，由于隔热耐火材料的重量轻，又称又称轻质耐火材料轻质耐火材料 保温材料：保温材料：用在高于环境温度条件下防止热的流出损失用在高于环境温度条件下防止热的流出损失保冷材料：保冷材料：用于低了环境温度的条件下以防止热的流入用于低了环境温度的条件下以防止热的流入 第六章隔热耐火材料定义和种类第六章隔热耐火材料定义和种类2.隔热耐火材料分类隔热耐火材料分类a 按使用温度：按使用温度：低温隔热材料（小于低温隔热材
20、料（小于600），硅藻土、石棉砖；），硅藻土、石棉砖；中温隔热材料（中温隔热材料（6001200），蛭石、轻质粘土砖），蛭石、轻质粘土砖；高温隔热材料（大于高温隔热材料（大于1200），轻质刚玉砖。），轻质刚玉砖。b 按使用方式：按使用方式：直接向火；非直接向火直接向火；非直接向火 第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料定义和种类定义和种类c 按体积密度按体积密度：轻质（体积密度轻质（体积密度0.6-1.0g/cm3）不大于）不大于1.3g/cm3；超轻质（体积密度超轻质（体积密度0.3-0.4g/cm3）d 按生产方法：按生产方法：可燃加入物法；泡沫法和化学法可燃加入物法；泡沫法和化学法 e
21、按原按原 料料：粘土，高铝，硅质，镁质粘土，高铝，硅质，镁质第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料定义和种类定义和种类 隔热耐火材料按形态分类隔热耐火材料按形态分类类别类别特征特征举例举例粉粒状隔热材料粉粒状隔热材料多孔颗粒隔热填料多孔颗粒隔热填料空心球隔热填料、空心球隔热填料、粉末隔热填料粉末隔热填料膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土等。各种氧化物空心球、氧土等。各种氧化物空心球、氧化铝粉、碳酸镁粉、炭素粉等化铝粉、碳酸镁粉、炭素粉等定型隔热材料定型隔热材料多孔、泡沫隔热制品多孔、泡沫隔热制品轻质耐火砖、泡沫玻璃等轻质耐火砖、泡沫玻璃等不定型隔热材料不定型隔热材料多孔、泡沫
22、不定型隔热材多孔、泡沫不定型隔热材料料各种轻质耐火混凝土、轻质浇各种轻质耐火混凝土、轻质浇注料注料纤维状隔热材料纤维状隔热材料棉状和纤维制品隔热材料棉状和纤维制品隔热材料石棉、玻璃纤维、岩棉、陶瓷石棉、玻璃纤维、岩棉、陶瓷纤维、氧化物纤维及制品纤维、氧化物纤维及制品复合隔热材料复合隔热材料纤维复合材料纤维复合材料绝热板、绝热涂料、硅钙板绝热板、绝热涂料、硅钙板第六章隔热耐火材料定义和种类第六章隔热耐火材料定义和种类隔热材料按固相与气相的存在方式相分布状态分类：隔热材料按固相与气相的存在方式相分布状态分类：类别类别特征特征举例举例气相连续的隔气相连续的隔热材料热材料固相为孤立分散固相为孤立分散相
23、相粉粒料填充隔热层，粉粒料填充隔热层，可燃物可燃物法制造的轻质耐火砖法制造的轻质耐火砖固相连续的隔固相连续的隔热材料热材料气相为孤立分散气相为孤立分散相相氧化物空心球制品氧化物空心球制品，粉煤灰，粉煤灰漂珠隔热制品，漂珠隔热制品，泡沫法轻质泡沫法轻质砖砖，泡沫玻璃，泡沫玻璃混合结构的隔混合结构的隔热材料热材料气相和固相都为气相和固相都为连续相连续相纤维、棉状隔热材料，耐火纤维、棉状隔热材料，耐火材料毡，岩棉、玻璃棉保温材料毡，岩棉、玻璃棉保温材料材料第六章隔热耐火材料定义和种类第六章隔热耐火材料定义和种类6.3 隔热耐火材料的结构和性能隔热耐火材料的结构和性能 1.隔热耐火材料的组织结构特点隔
24、热耐火材料的组织结构特点 普通致密耐火材料：普通致密耐火材料：完全烧结的耐火制品，完全烧结的耐火制品，气孔率小于气孔率小于20 气孔孔径较小。气孔孔径较小。粘土砖的孔径粘土砖的孔径260m；硅砖为硅砖为1921m；镁砖为镁砖为2628m。轻质隔热耐火材料：轻质隔热耐火材料：气孔率气孔率45以上以上 气孔的孔径粗大气孔的孔径粗大可燃物加入物法制造的轻质砖的可燃物加入物法制造的轻质砖的孔径为孔径为0.11mm，用泡沫法生产的轻质氧化铝制品用泡沫法生产的轻质氧化铝制品的孔径为的孔径为0.10.5 mm氧化铝空心球轻质制品的孔径为氧化铝空心球轻质制品的孔径为0.55mm。第六章隔热耐火材料结构和性能第
25、六章隔热耐火材料结构和性能隔热耐火材料的组织结构：隔热耐火材料的组织结构：1)气相连续结构型或开放气孔结构型。气相连续结构型或开放气孔结构型。显微结构特点显微结构特点：固相固相(固态物质固态物质)被气相被气相(气孔气孔)分割，成为断断续续的非连分割，成为断断续续的非连续相。续相。结构中开口气孔占优势，气孔相互连通，成为气相结构中开口气孔占优势，气孔相互连通，成为气相(气孔气孔)连续的结构。连续的结构。制备的材料：制备的材料：轻质耐火粉粒填充的隔热耐火层，轻质耐火粉粒填充的隔热耐火层，可燃物加入物法生产的大多数轻质隔热制品可燃物加入物法生产的大多数轻质隔热制品第六章隔热耐火材料结构和性能第六章隔
26、热耐火材料结构和性能2)固相连续结构型或封闭气孔结构型固相连续结构型或封闭气孔结构型 显微结构特点：显微结构特点：大部分气孔以封闭气孔的形式存在。气相大部分气孔以封闭气孔的形式存在。气相(气孔气孔)被连续的被连续的固相固相(固态物质固态物质)包围，形成固相连续而气相包围，形成固相连续而气相(气孔气孔)被分割孤立被分割孤立存在的结构特征。存在的结构特征。连续相为固相，气相连续相为固相，气相(气孔气孔)为非连续相。为非连续相。制备材料：制备材料：用泡沫法生产的轻质耐火制品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各种氧化物空心球隔热制品第六章隔热耐火材料结构和性能第六章隔热耐火材料结构和
27、性能3)固相和气相都为连续相的混合结构型固相和气相都为连续相的混合结构型 显微结构特点：显微结构特点：固相和气相都以连续相的形式存在。固相和气相都以连续相的形式存在。固态物质以纤维状形式存在构成连续固相骨架，固态物质以纤维状形式存在构成连续固相骨架，气相气相(气孔气孔)则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中 制备材料：制备材料：各种矿棉各种矿棉 耐火纤维隔热材料耐火纤维隔热材料 纤维复合材料。纤维复合材料。第六章隔热耐火材料结构和性能第六章隔热耐火材料结构和性能1-固相固相 2-气相（气孔）气相（气孔）3-纤维纤维第六章隔热耐火材料结构和性能第六章隔热耐火材料结构
28、和性能 隔热耐火材料的组织结构示意图隔热耐火材料的组织结构示意图a-气相连续结构型；气相连续结构型；b-固相连续结构型；固相连续结构型；c-固相与气相都为连续结构型固相与气相都为连续结构型4 4）组织结构对传热的影响组织结构对传热的影响可燃物法生产的轻质砖的显微结构特点可燃物法生产的轻质砖的显微结构特点:它是松散的多孔结构，近似于气相为连续相的显微结构，它是松散的多孔结构，近似于气相为连续相的显微结构，固相断断续续，被气相分隔，空气可起很好的热阻作用，固相断断续续，被气相分隔，空气可起很好的热阻作用，而它的导热系数较小。而它的导热系数较小。泡沫法轻质砖的导热系数要比可燃物法轻质砖的导热系数泡沫
29、法轻质砖的导热系数要比可燃物法轻质砖的导热系数大得多大得多 泡沫轻质砖的组织结构特点为气相泡沫轻质砖的组织结构特点为气相(气孔气孔)被连续的固相包被连续的固相包围，形成蜂窝状封闭气孔型结构。围，形成蜂窝状封闭气孔型结构。在这种封闭气孔型结构的传热过程中，固相的导热系数起在这种封闭气孔型结构的传热过程中，固相的导热系数起主导作用。主导作用。第六章隔热耐火材料结构和性能第六章隔热耐火材料结构和性能6.4 隔热耐火材料隔热耐火材料 1.粉粒状保温隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料(1)硅藻土及其制品硅藻土及其制品 硅藻土硅藻土:天然的多孔性隔热材料的原料，水生植物硅藻的尸骸天然的多孔性隔热材料的原料
30、，水生植物硅藻的尸骸沉积在海底或湖底形成的沉积矿物。沉积在海底或湖底形成的沉积矿物。5400m的微小藻壳构成的，含有大量的极其微细的孔的微小藻壳构成的，含有大量的极其微细的孔隙。隙。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料硅藻土成分：硅藻土成分：非晶质含水硅酸，优质硅藻土呈白色，非晶质含水硅酸，优质硅藻土呈白色，SiO2含量含量9098。含有粘土、火山灰、有机物以及非密性物质等，含有粘土、火山灰、有机物以及非密性物质等，其颜色呈浅灰色、浅黄色或深绿色，其颜色呈浅灰色、浅黄色或深绿色，SiO2含量在含量在7090之间。之间。硅酸具有良好的耐热性能，可作为中
31、高温用绝热材硅酸具有良好的耐热性能，可作为中高温用绝热材料的原料。料的原料。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料 制备：制备：硅藻土原矿中含有足量的粘土时，粉碎成细粉加水混合后硅藻土原矿中含有足量的粘土时，粉碎成细粉加水混合后即具有足够的可塑性即具有足够的可塑性 挤泥机挤成泥条，用钢丝切割制成砖坯，或用可塑法成型挤泥机挤成泥条，用钢丝切割制成砖坯，或用可塑法成型。原料较纯，须加入一定比例的结合粘土，使砖坯具有足够原料较纯，须加入一定比例的结合粘土，使砖坯具有足够的强度。的强度。有时在配料中也混入石棉，纤维材料，锯末等可燃物。有时在配料中也混入石棉，纤
32、维材料，锯末等可燃物。砖坯干燥后于砖坯干燥后于9001000下烧成。下烧成。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料用途：用途：生的硅藻土直接用于保温涂层，烘干后用作隔热保温填料。生的硅藻土直接用于保温涂层，烘干后用作隔热保温填料。硅藻土有很强的吸湿性，不宜作低温用的保温保冷材料。硅藻土有很强的吸湿性，不宜作低温用的保温保冷材料。制造硅藻土轻质隔热砖和制品。制造硅藻土轻质隔热砖和制品。硅藻土轻质隔热砖与其它容重相同的隔热砖相比，导热系硅藻土轻质隔热砖与其它容重相同的隔热砖相比，导热系数较小，原因是硅藻土的气孔非常细小，对热有良好的屏蔽数较小，原因是硅藻土
33、的气孔非常细小，对热有良好的屏蔽作用。作用。硅藻土隔热砖的使用温度随纯度而变。硅藻土隔热砖的使用温度随纯度而变。硅藻土制造的制品的使用温度一般在硅藻土制造的制品的使用温度一般在1000以下，因为高以下，因为高温时制品的收缩变形较大。温时制品的收缩变形较大。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料蛭石蛭石 一种复杂的含水铁、镁硅酸盐类矿物，系由云母类矿物经水一种复杂的含水铁、镁硅酸盐类矿物，系由云母类矿物经水热变质作用或风化作用形成的再生矿物；热变质作用或风化作用形成的再生矿物；在一定温度下加热处理时，发生急剧膨胀成为一种性能优在一定温度下加热处理时，发生
34、急剧膨胀成为一种性能优良的隔热材料。良的隔热材料。蛭石的熔点为蛭石的熔点为13001370，化学式为化学式为(Mg,Fe2+，Fe3+)(Si,A1)4O4(OH)24H 2O 理论化学组成为理论化学组成为SiO2，36.71；MgO，24.62；A12O3，14.15%；Fe2O3，4.43；H2O，20.9。在结构上，蛭石保留有云母的一般外貌，呈薄片层状结构，在结构上，蛭石保留有云母的一般外貌，呈薄片层状结构，第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料结构式如下：结构式如下：(Mg3,A12,Fe)O24(Si,A1,Fe)O2H2O(xH2OyMgO
35、zCaO)八面体八面体 四面体四面体 结晶水结晶水 层间配置层间配置 两层层状的硅氧骨架两层层状的硅氧骨架(四面体四面体)，通过氢氧镁石层或氢氧，通过氢氧镁石层或氢氧铝石层铝石层(八面体八面体)结合而形成双层硅氧四面体。在双层硅氧四结合而形成双层硅氧四面体。在双层硅氧四面体之间夹着水分子层。面体之间夹着水分子层。快速加热快速加热(8001000)时，层间结合水迅速蒸发产生压力，时，层间结合水迅速蒸发产生压力，使层间分离，迅速发生巨大的体积膨胀，体积可胀大使层间分离，迅速发生巨大的体积膨胀，体积可胀大2030倍，真比重从倍，真比重从2.32.8降至降至0.9。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火
36、材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料制备与应用：制备与应用：直接采用膨胀蛭石颗粒作为隔热层填充材料。直接采用膨胀蛭石颗粒作为隔热层填充材料。将粒状膨胀蛭石加入适量的水泥或水玻璃或其它胶结材料将粒状膨胀蛭石加入适量的水泥或水玻璃或其它胶结材料结合剂，轻压或振动成型后，经干燥或烘烤制成膨胀蛭石隔结合剂，轻压或振动成型后，经干燥或烘烤制成膨胀蛭石隔热制品。热制品。制品的体积密度为制品的体积密度为0.40.5g/cm3，相应的常温导热系数为，相应的常温导热系数为0.0810.14W/(mK)。膨胀蛭石制品的耐火性能较差，承受负荷时易产生变形，膨胀蛭石制品的耐火性能较差，承受负荷时易产生变形，除
37、体积密度较高的制品外，不宜用于承重结构除体积密度较高的制品外，不宜用于承重结构 最高使用温度在最高使用温度在11001150以下。以下。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料 膨胀珍珠岩及其制品膨胀珍珠岩及其制品 珍珠岩珍珠岩:地下岩浆喷出地表，遇水急剧冷却固化而形成的酸性地下岩浆喷出地表，遇水急剧冷却固化而形成的酸性玻璃质火山熔岩。玻璃质火山熔岩。珍珠岩珍珠岩:玻璃组成，含有透长石和石英的斑晶、微晶及各种形态玻璃组成，含有透长石和石英的斑晶、微晶及各种形态的雏晶，隐晶质矿物。的雏晶，隐晶质矿物。珍珠岩矿石的比重珍珠岩矿石的比重:2.22.4 硬度硬度
38、5.56.0，耐火度为耐火度为12801360，化学组成为：化学组成为：SiO2:6875;A12O3:914；H2O:36；及及CaO、Fe2O3、MgO等杂质等杂质第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩珍珠岩经焙烧膨化处理后获得的白色多孔性轻质颗珍珠岩经焙烧膨化处理后获得的白色多孔性轻质颗粒料粒料 呈蜂窝状结构，孔壁很薄，气空率很高呈蜂窝状结构，孔壁很薄，气空率很高 超轻质高效能保温隔热材料超轻质高效能保温隔热材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火
39、材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料膨胀珍珠岩隔热材料的特点膨胀珍珠岩隔热材料的特点 绝热性能好，有优良的耐热性能，耐酸碱侵蚀，无毒绝热性能好，有优良的耐热性能，耐酸碱侵蚀，无毒无害，吸湿率非常小，长期保存和使用不变质。无害，吸湿率非常小，长期保存和使用不变质。膨胀珍珠岩隔热材料的使用温度范围很宽，既可作膨胀珍珠岩隔热材料的使用温度范围很宽，既可作为中高温保温隔热材料，又可作为保冷材料为中高温保温隔热材料，又可作为保冷材料最高使用温度约为最高使用温度约为1000，最低使用温度可至，最低使用温度可至-200。膨胀珍珠岩隔热材料广泛用于冶金、石油、化工、电膨胀珍珠岩隔热材料广泛用于冶金、石
40、油、化工、电力、建筑和国防工业等部门的热工设备、制冷设备和冷力、建筑和国防工业等部门的热工设备、制冷设备和冷藏工程的绝热。可作为防火、隔音等其它用途的材料。藏工程的绝热。可作为防火、隔音等其它用途的材料。粉煤灰漂珠及其制品粉煤灰漂珠及其制品 燃煤发电厂的粉煤中的无机物燃煤发电厂的粉煤中的无机物(主要成分为主要成分为SiO2和和Al2O3)，在高温火焰中熔化和冷却凝固后形成的玻璃质，在高温火焰中熔化和冷却凝固后形成的玻璃质珠状空心微球可漂浮在排渣池的水面上珠状空心微球可漂浮在排渣池的水面上粉煤灰漂珠特点粉煤灰漂珠特点：优良的耐热、隔热、耐蚀、绝缘等性能，是一种具优良的耐热、隔热、耐蚀、绝缘等性能
41、，是一种具有许多用途的原材料和填充材料。有许多用途的原材料和填充材料。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料漂珠隔热耐火制品制备：漂珠隔热耐火制品制备：加入适量的加入适量的结合剂和掺合料结合剂和掺合料，共同混合后，经压制或振，共同混合后，经压制或振动成型，干燥，于约动成型，干燥，于约1100烧成。烧成。结合剂：磷酸铝，硫酸铝或粘土或有机结合剂。结合剂：磷酸铝，硫酸铝或粘土或有机结合剂。掺合料：掺合料：高铝质材料提高制品的耐火性能高铝质材料提高制品的耐火性能锯末，煤粉调整体积密度、降低成本锯末，煤粉调整体积密度、降低成本第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐
42、火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料粉煤灰漂珠应用：粉煤灰漂珠应用：作为隔热保温填料作为隔热保温填料轻质混凝土掺合料轻质混凝土掺合料制成漂珠轻质隔热制品等制成漂珠轻质隔热制品等用作各种工业窑炉和热工设备用作各种工业窑炉和热工设备管道等的隔热保温材料管道等的隔热保温材料可直接用于接触火焰的窑炉内衬。可直接用于接触火焰的窑炉内衬。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料高技术开发应用高技术开发应用制造航天飞机用的隔热保护层材料。制造航天飞机用的隔热保护层材料。与耐火纤维材料相比漂与耐火纤维材料相比漂珠珠隔热制品的使用寿命长，不隔热制品的使用寿命长，
43、不老化，不脱落。老化，不脱落。漂珠隔热材料的原料来源丰富、生产工艺简单、能耗少，漂珠隔热材料的原料来源丰富、生产工艺简单、能耗少，仅为传统的轻质砖的二分之一，耐火纤维的二十分之一。仅为传统的轻质砖的二分之一，耐火纤维的二十分之一。生产漂珠隔热材料利于发电厂的粉煤灰的综合利用，减生产漂珠隔热材料利于发电厂的粉煤灰的综合利用，减少环境污染。少环境污染。第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料第六章隔热耐火材料粉粒状保温隔热耐火材料2.2.隔热耐火砖隔热耐火砖隔热耐火制品的生产产方法：隔热耐火制品的生产产方法：a a 烧尽加入物法烧尽加入物法(可燃物加入法可燃物加入法)砖砖的泥料中加入容易烧尽的可燃
44、物，制品在烧成后有气孔的泥料中加入容易烧尽的可燃物，制品在烧成后有气孔炭末炭末锯木屑锯木屑泡沫苯乙烯泡沫苯乙烯，b b 泡沫法。泡沫法。泥料中加入泡沫剂，松香皂等，以机械方法使之起泥料中加入泡沫剂，松香皂等，以机械方法使之起泡，经烧成后获得多孔的制品。泡，经烧成后获得多孔的制品。第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖c c化学法化学法利用能适当产生气体的化学反应，在制砖工艺过利用能适当产生气体的化学反应，在制砖工艺过程中获得一种多孔的制品程中获得一种多孔的制品用白云石或方镁石加石膏，以硫酸作发泡剂。用白云石或方镁石加石膏，以硫酸作发泡剂。碳酸盐和酸碳酸盐和酸苛性碱和铝苛性碱和
45、铝金属和酸。金属和酸。第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖d d多孔材料法多孔材料法用天然的硅藻土用天然的硅藻土人造的粘土泡沫熟料人造的粘土泡沫熟料氧化铝空心球氧化铝空心球氧化锆空心球氧化锆空心球等多孔原料制取轻质耐火砖。等多孔原料制取轻质耐火砖。第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖高铝质隔热耐火砖高铝质隔热耐火砖 铝矾土为主要原料制成铝矾土为主要原料制成Al2O3含量不小于含量不小于48的隔热耐火制品的隔热耐火制品用烧尽加入物法制造用烧尽加入物法制造：铝矾土铝矾土+结合粘土结合粘土+锯木屑锯木屑+
46、掺入结合剂，掺入结合剂，添加工业氧化铝、刚玉、硅线石、蓝晶石、硅石的细粉，添加工业氧化铝、刚玉、硅线石、蓝晶石、硅石的细粉，可制得不同体积密度，最高使用温度不同的的制品可制得不同体积密度，最高使用温度不同的的制品 使用温度使用温度：12501350，有的可达，有的可达1550。泡沫法生产：泡沫法生产：制品的体积密度在制品的体积密度在0.41.0g/cm3 第六章隔热耐火材料隔热耐火砖第六章隔热耐火材料隔热耐火砖苛性钠苛性钠水水1:9NaOH溶液溶液（7090加热）加热）松香皂松香皂松香皂泡沫剂松香皂泡沫剂+稳定剂稳定剂泥泥 浆浆松松 香香矾土熟料矾土熟料粘粘 土土水水锯末屑锯末屑水胶水胶 泡沫
47、泥泡沫泥 浇注成浇注成 干干 燥燥 烧烧 成成 整整 形形氧化铝氧化铝打打 泡泡纸纸 浆浆 成成 品品高铝质隔热耐火砖工艺流程图高铝质隔热耐火砖工艺流程图第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料隔热耐火砖隔热耐火砖（1）泡沫剂的制备）泡沫剂的制备 松香（松香（31），），NaOH（6.1），水（），水（62.9）的混合物放入）的混合物放入耐碱侵蚀的加热器中耐碱侵蚀的加热器中加热到加热到7090，松香全部溶解皂化。，松香全部溶解皂化。冷却后在冷却后在0.147mm筛网上用盐水洗涤筛网上用盐水洗涤34次，次，再用清水冲洗再用清水冲洗12次，次，pH值达到值达到89即得到浅黄色膏状松香皂。即得到浅黄色膏
48、状松香皂。将松香皂加入到热胶水中将松香皂加入到热胶水中 搅拌均匀便成松香皂泡沫剂。搅拌均匀便成松香皂泡沫剂。泡沫稳定剂：泡沫稳定剂：明矾和硫酸铝作明矾和硫酸铝作。第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料隔热耐火砖隔热耐火砖水胶溶液在热状态下与松香皂的乳状液体混合水胶溶液在热状态下与松香皂的乳状液体混合混合物用水稀释到密度为混合物用水稀释到密度为1.01.10g/cm3。含松皂香含松皂香0.5（以松香计算）（以松香计算）水胶水胶0.5（以水胶干重计算）（以水胶干重计算）99的水时放入打泡机中打泡后便可制得小而均匀的白色泡的水时放入打泡机中打泡后便可制得小而均匀的白色泡沫、其体积密度为沫、其体积密度为
49、0.040.05g/cm3.第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料隔热耐火砖隔热耐火砖（2）泡沫泥浆的调制。）泡沫泥浆的调制。将经过细粉碎的结合粘土将经过细粉碎的结合粘土高铝矾土熟料高铝矾土熟料筛分好的锯末屑，筛分好的锯末屑，按配比与水搅拌而制成泥浆。按配比与水搅拌而制成泥浆。再与制备好的泡沫按比例在搅拌机中混合制成泡沫泥浆。再与制备好的泡沫按比例在搅拌机中混合制成泡沫泥浆。泡沫与泥浆比例视制品的体积密度大小而定。泡沫与泥浆比例视制品的体积密度大小而定。体积密度体积密度0.511.26g/cm3的泡沫泥浆，可制成体积密度的泡沫泥浆，可制成体积密度0.41.0g/cm3的制品。的制品。第六章隔热耐
50、火材料第六章隔热耐火材料隔热耐火砖隔热耐火砖（3）成型。）成型。浇注成型。浇注成型。砖模可采用木模或金属模砖模可采用木模或金属模砖模工作面要求光滑并涂润滑剂砖模工作面要求光滑并涂润滑剂将砖模放在有垫纸的干燥板上，注入泡沫泥浆。将砖模放在有垫纸的干燥板上，注入泡沫泥浆。为了防止制品产生大气泡而影响组织结构，注浆应缓为了防止制品产生大气泡而影响组织结构，注浆应缓慢进行并在模内将泥浆翻拌或震动以便排气，然后用木慢进行并在模内将泥浆翻拌或震动以便排气，然后用木板刮掉余浆。板刮掉余浆。第六章隔热耐火材料第六章隔热耐火材料隔热耐火砖隔热耐火砖（4）干燥。）干燥。浇注后带模在浇注后带模在40左右下干燥左右下
