Топлоизолационните огнеупорни материали се отнасят до огнеупорни материали с висока порьозност, ниска обемна плътност и ниска топлопроводимост, известни също като леки огнеупорни материали. Включват топлоизолационни огнеупорни продукти, огнеупорни влакна и огнеупорни влакнести продукти. Според температурата на употреба: нискотемпературни изолационни огнеупорни материали, използващи се при температура под 900 ℃, като например диатомитни изолационни тухли, продукти от експандиран силициев диоксид, силициево-калциеви плочи, продукти от експандиран перлит и др.; среднотемпературни изолационни огнеупорни материали, използващи се при температура 900 ~ 1200 ℃, като например глинени топлоизолационни огнеупорни тухли, алуминиево-силикатни огнеупорни влакна и др.; високотемпературни топлоизолационни огнеупорни материали, използващи се при температура над 1200 ℃, като например високоалуминиеви топлоизолационни огнеупорни тухли, алуминиево-оксидни топлоизолационни огнеупорни тухли, силициеви изолационни огнеупорни тухли, алуминиево-оксидни кухи топки, циркониеви кухи топки, високоалуминиеви огнеупорни влакна, поликристални огнеупорни влакна (поликристални алуминиеви влакна, поликристални циркониеви влакна, поликристални мулитови влакна) и др.
Производството на топлоизолационни огнеупорни продукти използва главно технологични методи, които могат да образуват пореста структура, като например метод на лека суровина, метод на изгаряне, метод на пяна и химичен метод. Аморфните огнеупорни влакна, като например огнеупорни влакна от алуминиев силикат, огнеупорни влакна с високо съдържание на алуминиев оксид и др., обикновено се произвеждат чрез топене. Поликристалните огнеупорни влакна, като например мулитни влакна, алуминиеви влакна и др., се произвеждат чрез колоиден метод.
Основните характеристики на изолационните огнеупорни материали са висока порьозност, обикновено над 45%; ниска обемна плътност, обикновено не повече от 1,5 g/cm3; ниска топлопроводимост, най-често под 1,0 W/(m·K). Използвани главно като топлоизолация на промишлени пещи, те могат не само да намалят топлинните загуби на пещта, но и да намалят съхранението на топлина в пещта, да постигнат най-добър енергоспестяващ ефект и да намалят теглото на термичното оборудване. В сравнение с обикновените огнеупорни тухли, топлоизолационните огнеупорни материали имат лоша устойчивост на шлакова корозия, механична якост и износоустойчивост. Следователно, те не са подходящи за носещата конструкция на пещта и частите, които са в пряк контакт със шлака, шихта, разтопен метал и др.
Метод за класификация на изолационни огнеупорни продукти
Топлоизолационните огнеупорни продукти се отнасят до огнеупорни продукти с порьозност не по-малка от 45%. Основните характеристики на топлоизолационните огнеупорни продукти са висока порьозност и ниска обемна плътност. Топлопроводимостта е ниска, топлинният капацитет е малък, а топлоизолационните характеристики са добри. Те са топлоизолационни и устойчиви на топлина. Могат да се използват като топлоизолационен слой за различно термично оборудване, а някои могат да се използват и като работен слой. Те са енергоспестяващ материал за изграждане на различни пещи. Заместването на общи плътни огнеупорни продукти с топлоизолационни огнеупорни продукти като строителни материали за пещи може да намали загубите от съхранение и разсейване на топлина с 40% до 50%, особено за прекъснато термично оборудване.
Съществуват много видове изолационни и огнеупорни продукти, които обикновено се разделят на три категории според температурата на употреба, обемната плътност и формата на продукта.
(1) Класифицирани по плътност на тялото. Тези с обемна плътност от 0,4~1,3 g/cm3 са леки тухли; тези с обемна плътност по-малка от 0,4 g/cm3 са ултралеки тухли.
(2) Класифицирани по работна температура. Използвайте температура 600~900℃ за нискотемпературни изолационни материали; 900~120℃ за среднотемпературни изолационни материали; над 1200℃ за високотемпературни изолационни материали.
(3) Класификация по форма на продукта: едната е оформена лека огнеупорна тухла, включително глинени, високоалуминиеви, силициеви и някои леки тухли от чист оксид; другата е неоформена лека огнеупорна тухла, като например лек огнеупорен бетон.
Методът на производство на топлоизолационни огнеупорни продукти е различен от този на обикновените плътни материали. Има много методи, включително главно метод на изгаряне, метод на пяна, химичен метод и метод на порест материал.
1) Метод на горене и добавяне на материал. Нарича се още метод на добавяне на горими материали. Добавянето на лесно горими гориви материали, като например дървени въглища, дървени стърготини и др., към тухлената кал, придавайки на продукта определени пори след изпичане.
2) Метод на накисване. Към глината за направата на тухли се добавят пенообразуващи агенти, като колофонов сапун и др., и се разпенва чрез механичен метод. След изпичане се получава порест продукт.
3) Химичен метод. Чрез химическа реакция, която може правилно да генерира газ, в процеса на производство на тухли се получава порест продукт, обикновено доломит или периклаз плюс гипс и сярна киселина като пенообразуващ агент.
4) Метод с порест материал. Използвайте естествен диатомит или изкуствен глинен клинкер, кухи сфери от алуминиев или циркониев оксид и други порести суровини за направата на леки огнеупорни тухли.
Използването на изолационни огнеупорни продукти с ниска топлопроводимост и малък топлинен капацитет като материали за конструкцията на тялото на пещта може да спести разход на гориво; да подобри ефективността на производството на оборудване; също така може да намали теглото на тялото на пещта, да опрости конструкцията на пещта, да подобри качеството на продукта и да намали температурата на околната среда. Подобрява условията на работа. Изолационните огнеупорни продукти се използват най-вече като топлоизолационен слой, облицовка или изолационен слой на пещта.
1. Алуминиеви изолационни огнеупорни тухли
Алуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли използват разтопен корунд, синтерован алуминиев оксид и индустриален алуминиев оксид като основни суровини за производството на топлоизолационни огнеупорни продукти, които имат силна устойчивост на киселинни и алкални атмосфери и редукционна устойчивост, както и добра устойчивост на термичен удар. Могат да се използват дълго време под 1700℃. Производственият им процес използва два вида метод на пяна и метод на добавки за изгаряне. Продуктите, произведени по метода на пяна, се характеризират с равномерна структура, ниска топлопроводимост и добри топлоизолационни характеристики.
Алуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли са леки, с висока якост на натиск, ниска топлопроводимост, ниско обемно свиване след повторно изгаряне и добра устойчивост на термичен удар. Могат да се използват за топлоизолационни слоеве на високотемпературно термично оборудване или пещи, които директно взаимодействат с пламъци. И за работна облицовка на прецизно термично оборудване, но не са подходящи за места с корозия, които директно контактуват с пещната течност и разтопената шлака. Също така имат по-висока стабилност при използване в редукционна атмосфера. Температурата на употреба зависи от чистотата на продукта, обикновено до 1650~1800°C. Вижте Таблица 3-105 за типичните физични и химични показатели на тези продукти.
2. Високоалуминиеви топлоизолационни огнеупорни тухли
Високоалуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли са топлоизолационни огнеупорни продукти със съдържание не по-малко от 48%, произведени от основната суровина. Високоалуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли се изработват главно от боксит като суровина, комбиниран с глина като суровина, смесен със свързващи вещества и дървени стърготини. За подобряване на характеристиките на продукта се добавят индустриален алуминиев оксид, корунд, силиманит, кианит и силициев диоксид. Финият прах може да се използва за продукти с различна обемна плътност и различни максимални температури на употреба. Обикновено температурата на употреба е 1250~1350℃, а някои могат да достигнат 1550℃.
Високоалуминиевите изолационни тухли се произвеждат предимно по метода на пяна, а обемната плътност на продукта е между 0,4~1,0 g/cm3, като могат да бъдат произведени и чрез изгаряне на добавки. Физическите и химичните показатели на високоалуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли са показани в Таблица 3-106.
Високоалуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли могат да се използват за изграждане на топлоизолационни слоеве и части, които не се корозират и износват от силни високотемпературни разтопени материали. При директен контакт с пламъка, температурата на контакт на повърхността на обикновените високоалуминиеви топлоизолационни огнеупорни тухли не трябва да бъде по-висока от 1350℃. Мулитовите топлоизолационни огнеупорни тухли могат да бъдат в директен контакт с пламъка и притежават характеристиките на устойчивост на високи температури, висока якост и значителен енергоспестяващ ефект. Подходящи са за облицовка на пиролизни пещи, пещи с горещ въздух, керамични ролкови пещи, електрически порцеланови пещи и различни съпротивителни пещи. Корунд-мулитовата топлоизолационна огнеупорна тухла със съдържание на Al2O3 от 82,4% може да се използва като облицовка на пещ при 1550°C.
3. Изолационни огнеупорни тухли на глинена основа
Глинените топлоизолационни огнеупорни тухли са топлоизолационни огнеупорни продукти със съдържание на Al2O3 от 30% до 48%, изработени от огнеупорна глина като основна суровина, използваща огнеупорна глина, плаващи перли и огнеупорен глинен клинкер като суровини, с добавяне на свързващи вещества и дървени стърготини. Чрез смесване, бъркане, формоване, сушене и изпичане могат да се получат продукти с обемна плътност от 0,3 до 1,5 g/cm3, а обемът на производство представлява повече от половината от топлоизолационните огнеупорни тухли.
Често използваният производствен процес на глинени топлоизолационни огнеупорни тухли е методът на изгаряне с плаващи перли, като може да се използва и методът с пяна. Вижте Таблица 3-107 за физичните показатели на глинените топлоизолационни огнеупорни тухли.
Глинените топлоизолационни огнеупорни тухли имат широк спектър от приложения. Използват се най-вече в термично оборудване и промишлени пещи. Могат да се използват за части, които не са корозирали и не са измити от силни високотемпературни разтопени материали. Някои повърхности, които са в директен контакт с пламъка, са покрити със слой огнеупорно покритие, което може да намали ерозията от шлака и прах от пещни газове и да намали щетите. Работната температура на продукта не надвишава тестовата температура на връщащата линия. Глинените изолационни тухли принадлежат към лек изолационен материал с множество пори. Този материал има порьозност от 30% до 50% и топлоизолацията му е лоша, но механичната му якост и устойчивост на корозия са добри.
4. Силиконови изолационни огнеупорни тухли
Силициевите топлоизолационни огнеупорни тухли са изработени от силициев диоксид като основна суровина, а съдържанието на SiO2 в топлоизолационния огнеупорен продукт е по-малко от 91%. В допълнение към топлоизолационните свойства, силициевите огнеупорни тухли до голяма степен запазват характеристиките на силициевите тухли. Началната температура на омекване на товара е висока и обемът им се разширява леко по време на процеса на нагряване, което подобрява целостта на пещта.
Характеристиките на силициевите топлоизолационни огнеупорни тухли клас GGR-1.20 за промишлени пещи, посочени в китайския стандарт за металургична индустрия YB386-1994, са следните: обемна плътност не повече от 1,2 g/cm3, якост на натиск при стайна температура не по-малка от 5 MPa, начална температура на омекване под натоварване под 0,1 MPa не по-малка от 1520 ℃, съдържание на SiO2 не по-малко от 91%.
Този продукт е подходящ за облицовка на промишлени пещи или топлоизолационни слоеве, които не са в директен контакт с високотемпературни разтопени материали и не са директно изложени на корозивни газове. Работната температура на зидарията не надвишава 1550°C.
Топлоизолационните огнеупорни тухли на основата на силициев диоксид са по-вредни за човешкото тяло поради силициевия прах, а процесът е по-сложен от глинените и високоалуминиевите топлоизолационни огнеупорни тухли и представляват малка част от общото производство на топлоизолационни огнеупорни материали.
5. Огнеупорни тухли от диатомитна изолация
Диатомитната топлоизолационна тухла е огнеупорен топлоизолационен продукт, изработен от диатомит като основна суровина. Диатомитната топлоизолационна тухла има фини затворени пори, висока порьозност, добри топлоизолационни характеристики, но ниска механична якост, особено след навлажняване, като якостта намалява значително. Основният ѝ химичен състав е SiO2, следван от Al2O3, както и железни и калиеви, натриеви, калциеви, магнезиеви оксиди и други примеси.
Физическите показатели на изолационните тухли от диатомит са показани в Таблица 3-108. Продуктите от изолационни тухли от диатомит имат ниска топлоустойчивост, а огнеупорността им е само около 1280 ℃, така че температурата на употреба не е висока. Те могат да се използват в изолационния слой само под 900°C.
6. Продукти от експандиран перлит
Продуктите от експандиран перлит са топлоизолационни огнеупорни продукти, изработени от перлит като основен компонент. Изолационните продукти, изработени от експандиран перлит като агрегат и подходящ цимент, водно стъкло, фосфат и др., след разбъркване, смесване, формоване, сушене, печене или втвърдяване. Плътността на експандирания перлит е сравнително малка, обикновено само 40~120g/cm3; огнеупорността не е висока, обикновено 1280~1360°C. Максималната температура на употреба на продуктите с различни свързващи вещества е различна, обикновено под 1000°C.
Продуктите от експандиран перлит се класифицират в категории 200, 250, 300 и 350 кг/м34 в съответствие с обемната им плътност в националния стандарт. Според вида на използвания цимент, те се разделят на продукти от експандиран перлит, свързани с цимент, продукти от експандиран перлит, свързани с водно стъкло, продукти от експандиран перлит, свързани с фосфат, и продукти от експандиран перлит, свързани с асфалт.
7. Продукти от експандиран вермикулит
Продуктите от експандиран вермикулит са топлоизолационни огнеупорни продукти, в които експандиран вермикулит е основна суровина. Производството на продукти от експандиран вермикулит се основава на определен размер експандиран вермикулит като агрегат, добавяне на добавки и свързващи вещества, смесване с вода в определено съотношение и формоване, сушене, печене или втвърдяване, за да се образуват топлоизолационни продукти. Продуктите с различна обемна плътност, добавки и свързващи вещества имат различни максимални температури на употреба и обикновено се използват топлоизолационни слоеве под 1000°C. Съществуват много видове продукти от експандиран вермикулит, които обикновено се класифицират според вида на използваното свързващо вещество и вида на използвания агрегат. Според свързващото вещество, те могат да бъдат разделени на продукти с органично свързващо вещество, продукти с неорганично свързващо вещество и продукти с органично и неорганично композитно свързващо вещество. Според вида на използвания агрегат, те могат да бъдат разделени на продукти с единичен агрегат, продукти с множество агрегати и продукти с добавки.
Разширеният вермикулит има ниска топлопроводимост, ниска якост и не може да бъде водоустойчив, така че приложението му е силно ограничено. Когато се използва високоякостен циментов материал за свързване на разширения вермикулит в готов продукт, той ще има по-голяма якост от разширения вермикулит и ще може да издържи на по-голямо натоварване; когато се използва водоустойчив циментов материал за свързване на разширения вермикулит, полученият продукт има водоустойчиви свойства и може да се използва там, където има вода. Топлопроводимостта на свързващото вещество обикновено е по-висока от тази на разширения вермикулит, така че добавянето на свързващо вещество прави разширения вермикулит да има нови приложения, но също така намалява топлоизолационния ефект на разширения вермикулит.
8. Калциево-силициева плоча
Калциево-силикатните плоскости са изработени от диатомит и вар като основни суровини, а топлоизолационните огнеупорни продукти, получени чрез добавяне на армиращи влакна, се наричат още калциево-силикатни плоскости и микропорести калциево-силикатни плоскости. Калциево-силикатните плоскости се разделят на две категории според състава си: едната е обикновена калциево-силикатна плоскост, химичният състав на CaO/SiO2 е около 0,8, а минералният състав е тоберморит (тоберморит, 5CaO·6SiO2·5H2O); другата е калциево-твърд силикат, химичният състав на CaO/SiO2 е около 1,0, а минералният състав е калциево-твърд силикат.
Калциевият силикат има отлични свойства като малък капацитет, силно разделяне, ниска топлопроводимост, удобна конструкция и нисък процент на загуби. Плътността на калциево-силикатните плоскости в света се определя като не по-голяма от 220 кг/м3, а някои са допълнително разделени на 33 вида: не по-голяма от 220 кг/м3, не по-голяма от 170 кг/м3 и не по-голяма от 130 кг/м3; Китай е класифициран като 33 вида: не по-голяма от 240 кг/м3, не по-голяма от 220 кг/м3, не по-голяма от 170 кг/м3. Якостта на натиск е над 0,4 MPa, якостта на огъване е над 0,2 MPa; топлопроводимостта (70℃±5℃) е 0,049～0,064 W/(m·K) - най-високата работна температура, а торбе мулитът е 650℃, типът калциев силикат е 1000℃.
Калциево-силикатната плоча може да се реже с трион или заковава и може да се използва като дъски, блокове или корпуси. Може да се използва като топлоизолационен материал за термични тръбопроводи и промишлени пещи в електроенергетиката, химическата промишленост, металургията, корабите и др.; за пожарна и топлоизолация на сгради, инструменти и оборудване. Може да се използва и за топлоизолационен слой на високотемпературни сушилни и платформи за тунелни пещи; двете страни на калциево-силикатната плоча могат да бъдат облепени с пластмасов фурнир, шперплат, азбестоциментова плоча и др. Може да се използва като топлоизолационен материал. Повечето топлоизолационни инженерни материали в света използват калциево-силикатна плоча, а в някои страни тя представлява 70% до 80% от топлоизолационните материали в индустрията.
9. Плаваща тухла от частици (ценосферна тухла)
Ценосферните тухли са топлоизолационни огнеупорни продукти, изработени от ценосфери като основна суровина. В началото на 70-те години на миналия век моята страна започна да използва ценосфери от летяща пепел за производство на топлоизолационни огнеупорни тухли на глинена основа. Благодарение на простия процес и изобилните ресурси, качеството на продукта е добро. От 80-те години на миналия век за производството на ценосферни тухли се използва методът на порест клинкер или добавянето на ценосфери от летяща пепел чрез изгаряне.
Ценосферните тухли са кухи сфери от алуминиево силикатно стъкло, получени чрез флотация от летяща пепел от топлоелектрически централи. Те са леки, с тънки стени, с кухина и гладка повърхност, с ниска топлопроводимост, добри изолационни характеристики, висока огнеупорност и висока якост на натиск. Използвайки тези характеристики на ценосферите, могат да се произвеждат топлоизолационни огнеупорни материали с отлични топлоизолационни характеристики. Производството на ценосферни тухли може да се осъществи по полусух метод, който е опростен и не изисква довършителни работи.
Тухлите Cenosphere превъзхождат съществуващите топлоизолационни материали от среден блок по отношение на механична якост, устойчивост на високи температури, топлопроводимост и експлоатационни характеристики и са сравними със силикатните влакна. Този материал се използва широко в различни високотемпературни промишлени пещи при температура от 1200°C за постигане на целта за подобряване на топлинната ефективност и намаляване на консумацията на енергия. Тухлите Cenosphere се използват в промишлени пещи и високотемпературно оборудване в металургията, машиностроенето, химическата, петролната промишленост, строителните материали, леката промишленост, електроенергетиката и други сектори. Като цяло, те могат да спестят енергия с 15% до 40%. Това е добър нов вид лека преграда. Термичен материал.
10. Куха сферична тухла
Куха сфера от алуминиев оксид
Кухите сферични тухли от алуминиев оксид са топлоизолационен огнеупорен продукт, чиято основна суровина е куха сфера от алуминиев оксид. Типичните технически показатели на кухите сферични тухли от алуминиев оксид са: съдържание на Al2O3 не по-малко от 98%, съдържание на SiO2 не повече от 0,5%, съдържание на Fe2O3 не повече от 0,2%, обемна плътност 1,3~1,4g/cm3, видима порьозност 60%~80%, якост на натиск не по-малка от 9,8MPa, температура на омекване при натоварване (0,2MPa) не по-малка от 1700℃, а топлопроводимост 0,7~0,8W/(m·K).
В сравнение с обикновените топлоизолационни и огнеупорни продукти, алуминиевите кухи сферични тухли се характеризират с голям брой затворени пори в продукта. Поради това те имат висока якост и стабилна пореста структура, ниска плътност и ниска топлопроводимост. Използват се главно за облицовки на промишлени пещи с висока температура под 1800℃, като например високотемпературни тухли за облицовка на пещи в огнеупорната, електронната и керамичната промишленост; топлоизолационни слоеве за високотемпературно термично оборудване, като например газификационни пещи в нефтохимическата промишленост, газови пещи, въглищни промишлени реактори, изолационни тухли за индукционни пещи в металургичната промишленост.
B Циркониева куха сфера тухла
Кухите циркониеви тухли са топлоизолационен огнеупорен продукт, изработен от кухи циркониеви сфери като основна суровина. Основната кристална фаза на тези тухли е кубичен цирконий (около 70% до 80% от минералния състав), а типичните им характеристики са: Огнеупорността е по-голяма от 2400℃, видимата порьозност е 55%~60%, обемната плътност е 2,5~3,0g/cm3, якостта на натиск е не по-малка от 4,9MPa, а топлопроводимостта е 0,23~0,35W/(m·K).
Кухите циркониеви сфери са топлоизолационни огнеупорни продукти с отлични характеристики. Максималната безопасна температура за употреба е 2200℃. Кухите циркониеви сферични тухли имат относително висока якост при високи температури и стабилна пореста структура, така че могат да се използват безопасно при висока температура от 2200℃. Кухите циркониеви тухли имат ниска плътност и ниска топлопроводимост, което не само намалява топлинните загуби, но и намалява съхранението на топлина. Следователно, като високотемпературен облицовъчен материал, който е в директен контакт с пламъка в термично оборудване като металургията, петролната, химическата промишленост, електрониката и др., той може да намали консумацията на енергия и да намали теглото на високотемпературната пещ, а ефектът от употребата е добър.
Време на публикуване: 26 ноември 2021 г.