隔熱耐火材料是指氣孔率高、體積密度低、熱導(dǎo)率低的耐火材料，又稱輕質(zhì)耐火材料。包括隔熱耐火制品、耐火纖維和耐火纖維制品。按使用溫度分為：低溫隔熱耐火材料，使用溫度低于900℃，如硅藻土隔熱磚，膨脹硅石制品，硅鈣板，膨脹珍珠巖制品等;中溫隔熱耐火材料，使用溫度900~1200℃，如粘土質(zhì)隔熱耐火磚，硅酸鋁質(zhì)耐火纖維等;高溫隔熱耐火材料，使用溫度大于1200℃，如高鋁質(zhì)隔熱耐火磚，氧化鋁隔熱耐火磚，硅質(zhì)隔熱耐火磚，氧化鋁空心球磚，氧化鋯空心球磚，高鋁耐火纖維，多晶質(zhì)耐火纖維(多晶氧化鋁纖維，多晶氧化鋯纖維，多晶莫來(lái)石質(zhì)纖維)等。
生產(chǎn)隔熱耐火制品主要采用能形成多孔結(jié)構(gòu)的工藝方法，如輕質(zhì)原料法、燒盡加入物法、泡沫法、化學(xué)法等。非晶質(zhì)耐火纖維，如硅酸鋁質(zhì)耐火纖維，高鋁耐火纖維等，通常用熔融法生產(chǎn)。多晶質(zhì)耐火纖維，如莫來(lái)石纖維、氧化鋁纖維等，用膠體法生產(chǎn)。
隔熱耐火材料的主要特性是氣孔率髙，一般在45%以上;體積密度低，一般不超過(guò)1.5g/cm3;熱導(dǎo)率低，多數(shù)小于1.0W/(m·K)。主要用作工業(yè)爐窯的隔熱保溫，它既能減少爐窯的散熱損失，又能降低爐窯的蓄熱量，獲得最佳的節(jié)能效果，并可減輕熱工設(shè)備的重量。隔熱耐火材料與一般耐火磚相比，其抗渣侵蝕性、機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性都較差。因此，不宜用于爐窯的承重結(jié)構(gòu)和直接接觸熔渣，爐料、熔融金屬等部位。
? 隔熱耐火制品的分類方法
隔熱耐火制品是指氣孔率不低于45%的耐火制品。隔熱耐火制品的主要特性是氣孔率高，體積密度小。熱導(dǎo)率低，熱容小，隔熱性能好。既保溫又耐熱，可作各種熱工設(shè)備的隔熱層，有的也可作為工作層，是構(gòu)筑各種窯爐的節(jié)能材料。以隔熱耐火制品替代一般致密耐火制品做筑爐材料，能夠減少蓄熱和散熱損失40%?50%，特別是對(duì)不連續(xù)性的熱工設(shè)備更有效。
隔熱耐火制品的種類很多，一般按使用溫度、體積密度和制品形狀分為三類。
(1)按體枳密度分類。體積密度在0.4~1.3g/cm3的為輕質(zhì)磚;低于0.4g/cm3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?120℃為中溫隔熱材料;超過(guò)1200℃的為髙溫隔熱材料。
(3)按制品形狀分類：一種是定形的輕質(zhì)耐火磚，包括黏土質(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。
隔熱耐火制品的生產(chǎn)方法與一般致密材料有所不同，方法很多，主要有燒燼加入物法、泡沫法、化學(xué)法和多孔材枓法等。
1)燒燼加入物法。也叫可燃物加入法。在制磚的泥料中加入容易燒燼的可燃物，如炭末、鋸木屑等，使制品在燒成后具有一定的氣孔。
2)泡沬法。在制磚的泥料中加人泡沫劑，如松香皂等，并以機(jī)械方法使之起泡，經(jīng)燒成后獲得多孔的制品。
3)化學(xué)法。利用能適當(dāng)產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)，在制磚工藝過(guò)程中獲得一種多孔的制品，通常用白云石或方鎂石加石膏，以硫酸作發(fā)泡劑。
4)多孔材料法。用天然的硅藻土或人造的黏土泡沫熟料、氧化鋁或氧化鋯空心球等多孔原料制取輕質(zhì)耐火磚。
采用熱導(dǎo)率低、熱容量小的隔熱耐火制品做爐體結(jié)構(gòu)材料，可節(jié)省燃料消耗;能提高設(shè)備生產(chǎn)效率;還能減輕爐體重量，簡(jiǎn)化窯爐構(gòu)造，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境溫度，改善勞動(dòng)條件。隔熱耐火制品多被用做窯爐的隔熱層、內(nèi)襯或保溫層
1.氧化鋁質(zhì)隔熱耐火磚
氧化鋁質(zhì)隔熱耐火磚用電熔剛玉、燒結(jié)氧化鋁和工業(yè)氧化鋁為主要原料，制成的隔熱耐火制品，具有耐酸堿氣氛和抗還原能力強(qiáng)，抗熱震性好的特點(diǎn)。可在1700℃以下長(zhǎng)期使用。其生產(chǎn)工藝采用泡沫法和燒燼加入物法兩種。泡沫法生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)均勻、熱導(dǎo)率低，保溫性能好等特點(diǎn)。
氧化鋁質(zhì)隔熱耐火磚體輕，耐壓強(qiáng)度大,導(dǎo)熱性低，重?zé)w積收縮率小，抗熱震性好,可用于高溫?zé)峁ぴO(shè)備的隔熱層或與火焰直接作用的爐窯及精密熱工設(shè)備的工作內(nèi)襯，但不宜用于直接接觸爐液及熔渣的侵蝕處。在還原氣氛下使用也有較高的穩(wěn)定性。使用溫度視制品純度高低，一般可達(dá)1650~1800℃。此類制品典型理化指標(biāo)見表3-105。 2.高鋁質(zhì)隔熱耐火磚
高鋁質(zhì)隔熱耐火磚是以鋁礬土為主要原料制成的含量不小于48%的隔熱耐火制品。高鋁質(zhì)隔熱耐火磚，主要采用鋁礬土原料，結(jié)合黏土作原料，摻入結(jié)合劑和鋸木屑，為了提高產(chǎn)品性能，添加工業(yè)氧化鋁、剛玉、硅線石、藍(lán)晶石、硅石的細(xì)粉，可制得不同體積密度，最高使用溫度不同的制品，通常使用溫度1250~1350℃，有的可達(dá)1550℃。
高鋁質(zhì)隔熱磚多用泡沫法生產(chǎn)，制品的體積密度在0.4~1.0g/cm3之間，也可采用燒燼加入物法制造。高鋁質(zhì)隔熱耐火磚理化指標(biāo)見表3-106。 高鋁質(zhì)隔熱耐火磚可用于砌筑隔熱層和無(wú)強(qiáng)烈髙溫熔融物料侵蝕及沖刷作用的部位。直接與火焰接觸時(shí)，一般的高鋁隔熱耐火磚的表面接觸溫度不得高于1350℃。莫來(lái)石質(zhì)隔熱耐火磚可直接接觸火焰，具有耐高溫，強(qiáng)度高，節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)。適用于熱解爐、熱風(fēng)爐、陶瓷輥道窯、電瓷抽屜窯及各種電阻爐的內(nèi)襯。Al2O3含量為82.4%的剛玉-莫來(lái)石隔熱耐火磚，可以在1550℃下作爐襯使用。
3.粘土質(zhì)隔熱耐火磚
黏土質(zhì)隔熱耐火磚以耐火黏土為主要原料制成的Al2O3含量30%-48%的隔熱耐火制品，采用耐火黏土、漂珠、耐火黏土熟料作原料，摻加結(jié)合劑和鋸木屑經(jīng)配合、混合、成型、干燥、燒成，可制得體積密度0.3~1.5g/cm3的產(chǎn)品，生產(chǎn)量占隔熱耐火磚一半以上。
黏土質(zhì)隔熱耐火磚常用的生產(chǎn)工藝是加漂珠的燒燼加入物法，也可用泡沫法工藝。黏土質(zhì)隔熱耐火磚物理指標(biāo)見表3-107。 黏土質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用范圍廣泛，多用在熱工設(shè)備和工業(yè)窯爐的隔熱層，可用于無(wú)強(qiáng)烈高溫熔融物料侵蝕及沖刷作用的部位，有的與火焰直接接觸的表面涂上一層耐火涂層，減輕被爐渣和爐氣煙塵沖刷，減少損毀，制品的工作溫度不超過(guò)重?zé)€變化的試驗(yàn)溫度。黏土質(zhì)隔熱磚屬于多氣孔類的一種輕質(zhì)保溫材料。這種材料氣孔率在30%?50%，其保溫性差，但機(jī)械強(qiáng)度和抗蝕性能較好。
4.硅質(zhì)隔熱耐火磚
硅質(zhì)隔熱耐火磚是以硅石為主要原料制成的，SiO2含量小于91%的隔熱耐火制品。硅質(zhì)耐火磚除具有隔熱保溫性能外，在很大程度上保持硅磚的特性，荷重軟化開始溫度高，在加熱過(guò)程中，體積略有膨脹，使窯爐的整體性增強(qiáng)。
中國(guó)冶金工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB386-1994規(guī)定的工業(yè)爐用硅質(zhì)隔熱耐火磚GGR-1.20牌號(hào)產(chǎn)品性能，體積密度不大于1.2g/cm3常溫耐壓強(qiáng)度不小于5MPa,0.1MPa下荷重軟化開始溫度不小于1520℃，SiO2含量不小于91%。
該產(chǎn)品適用于砌筑工作溫度不超過(guò)1550℃，不與高溫熔融物料直接接觸和不直接受到侵蝕性氣體怍用的工業(yè)窯爐爐襯或用于隔熱層。
硅質(zhì)隔熱耐火磚由于硅石粉塵對(duì)人體危害大，工藝過(guò)程比黏土質(zhì)和高鋁質(zhì)隔熱耐火磚復(fù)雜，在隔熱耐火材料總產(chǎn)量中所占比重很小。
5.硅藻土隔熱耐火磚
硅藻土隔熱磚是以硅藻土為主要原料制成的隔熱耐火制品。硅藻土隔熱磚具有細(xì)微的封閉氣孔，氣孔率高，保溫性能好，但機(jī)械強(qiáng)度低，尤其是受潮后，強(qiáng)度明顯下降，其主要化學(xué)成分是SiO2,其次是Al2O3，還有鐵、鉀、鈉、鈣、鎂的氧化物等雜質(zhì)。
硅藻土隔熱磚物理指標(biāo)見表3-108。硅藻土隔熱磚制品耐熱性能差，耐火度僅1280℃左右，所以使用溫度不高。只能用在900℃以下的隔熱層。 6.膨脹珍珠巖制品
膨脹珍珠巖制品是以珍珠巖為主要成分,制成的隔熱耐火制品。以膨脹珍珠巖為骨料,配以適量的膠結(jié)劑，如水泥、水玻璃、磷酸鹽等，經(jīng)攪拌、混合、成型、干燥、焙燒或養(yǎng)護(hù)而成的隔熱制品。膨脹珍珠巖密度較小，一般僅為40?120g/cm3;耐火度也不高，一般為1280?1360℃.不同結(jié)合劑的制品的最高使用溫度不同，通常在1000℃以下。
膨脹珍珠巖制品，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中.按其制品的體積密度分為200、250、300和350kg/m34類，其物理性能見表3-109。按所用膠結(jié)劑的種類分為：水泥結(jié)合膨脹珍珠巖制品、水玻璃結(jié)合膨脹珍珠巖制品、磷酸鹽結(jié)合膨脹珍珠巖制品和瀝青結(jié)合膨脹珍珠巖制品等，其物理性能見表3-110。 7.膨脹蛭石制品
膨脹蛭石制品是以膨脹蛭石為主要原料的隔熱耐火制品。膨脹蛭石制品的生產(chǎn)，是以一定粒級(jí)的膨脹蛭石為骨料，加入摻合料及結(jié)合劑，按一定比例加水混合，經(jīng)成型、干燥、焙燒或養(yǎng)護(hù)而成隔熱制品。不同體積密度、摻合料和結(jié)合劑的制品，其最髙使用溫度不同，通常使用在1000℃以下的隔熱層。膨脹蛭石制品的種類很多，通常是按所用結(jié)合劑的種類和所用骨料的種類來(lái)劃分。按結(jié)合劑可分為有機(jī)結(jié)合劑制品、無(wú)機(jī)結(jié)合劑制品和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合結(jié)合劑制品。按所用骨料種類可分為單一骨料制品、多種骨料和摻合料制品。膨脹蛭石制品主要性能指標(biāo)見表3-111。 膨脹蛭石充填應(yīng)用時(shí)熱導(dǎo)率較低，強(qiáng)度太低，而且不能防水，因此其應(yīng)用受到很大限制。當(dāng)使用高強(qiáng)膠結(jié)材料將膨脹蛭石粘結(jié)成成品時(shí)，就具有比膨脹蛭石強(qiáng)度更大的強(qiáng)度，而能承受更大的載荷;當(dāng)使用防水膠結(jié)材料將膨脹蛭石粘結(jié)在-起時(shí)，所得的制品就具有防水性能而可用于有水的場(chǎng)合，粘結(jié)劑的熱導(dǎo)率通常比膨脹蛭石的熱導(dǎo)率髙，故粘結(jié)劑的加入雖使膨脹蠔石有了新的用途，但也降低了膨脹蛭石的隔熱效果。 8.硅鈣板
硅鈣板是以硅藻土和石灰為主要原料，加入增強(qiáng)纖維制成的隔熱耐火制品又稱為硅酸鈣板、微孔硅酸鈣板。硅鈣板按其成分分為兩類：一類為普通硅鈣板，化學(xué)成分中CaO/SiO2為0.8左右，礦物成分為托貝莫來(lái)石(tobermorite,5CaO·6SiO2·5H2O);一類為硬硅酸鈣，化學(xué)成分中CaO/SiO2為1.0左右，礦物成分為硬硅酸鈣。
硅酸鈣具有容量小、強(qiáng)度離、熱導(dǎo)率低、施工方便、損耗率低等優(yōu)良性能。硅鈣板的密度，國(guó)際上多數(shù)規(guī)定為不大于220kg/m3,也有的進(jìn)一步分為不大于220kg/m3、不大于170kg/m3、不大于130kg/m33種;中國(guó)則分類為不大于不大于240kg/cm3、不大于220kg/cm3、不大于170kg/cm33種。其耐壓強(qiáng)度在0.4MPa以上，抗折強(qiáng)度在0.2MPa以上;熱導(dǎo)率(70℃±5℃)為0.049?0.064W/(m·K)最高使用溫度，托貝莫來(lái)石為650℃,硅酸鈣型為1000℃。
硅鈣板可鋸可釘，可制成板、塊或套管等形狀，用作電力、化工、冶金，船舶等熱力管道和工業(yè)窯爐的保溫材料;建筑物、儀器設(shè)備的防火隔熱，也可以用于高溫干燥窯、隧道窯窯車臺(tái)面的隔熱層;硅鈣板的兩面可粘貼塑料飾面板、膠合板、石棉水泥板等做成各種復(fù)合板，兼?zhèn)溲b飾、防火等作用，還可以作為隔熱材料。國(guó)際上隔熱工程材料大多數(shù)采用硅鈣板，有些國(guó)家在工業(yè)上保溫使用硅鈣板的已占70%~80%。
9.漂珠磚
漂珠磚以漂珠為主要原料制成的隔熱耐火制品。我國(guó)于20世紀(jì)70年代初開始用漂珠生產(chǎn)黏土質(zhì)隔熱耐火磚。由于工藝簡(jiǎn)單、資源豐富，產(chǎn)品質(zhì)量好。80年代以來(lái)，多采用多孔熟料法或加漂珠的燒盡加入物生產(chǎn)漂珠磚。
漂珠是熱電廠粉煤灰中浮選出來(lái)的硅酸鋁質(zhì)玻璃空心球體，它具有體輕、壁薄、中空、表面光滑、熱導(dǎo)率低，保溫性能好，耐火度高，耐壓強(qiáng)度大等性能。利用漂珠的這些特性，可制造保溫性能優(yōu)異的隔熱耐火材料，不同體積密度的制品的性能舉例見表3-112。生產(chǎn)漂珠磚可采用半干法成型，這種成型方法工藝簡(jiǎn)單，不需要成品整形工序。
漂珠磚在機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫性能、熱導(dǎo)率、使用性能等方面優(yōu)于現(xiàn)有的中擋隔熱材料，而可以與硅酸鹽纖維媲美。這種材料廣泛用于使用溫度在1200℃下的各種髙溫工業(yè)窯爐，達(dá)到提髙熱效率、降低能耗的目的。漂珠磚用在冶金、機(jī)械、化工、石油、建材、輕工、電力等部門的工業(yè)窯爐和髙溫設(shè)備上，一般可節(jié)能15%~40%,是一種較好的新型輕質(zhì)隔熱材料.
10.空心球磚
A?? 氧化鋁空心球磚
氧化鋁空心球磚是以氧化鋁空心球?yàn)橹饕系母魺崮突鹬破?。氧化鋁空心球磚的典型技術(shù)指標(biāo)為：Al2O3含量不小于98%,SiO2含量不大于0.5%，F(xiàn)e2O3含量不大于0.2%,體積密度1.3~1.4g/cm3，顯氣孔率60%?80%，耐壓強(qiáng)度不小于9.8MPa，荷重(0.2MPa)軟化溫度不小于1700℃,熱導(dǎo)率0.7~0.8W/(m·K)。
氧化鋁空心球磚與普通隔熱耐火制品相比較，其特點(diǎn)是制品內(nèi)含有大量的閉口氣孔，因此，它具有高強(qiáng)度及穩(wěn)定氣孔結(jié)構(gòu)、低密度及低熱傳導(dǎo)率，主要用作1800℃以下高溫工業(yè)窯爐內(nèi)襯，例如耐火材料、電子、陶瓷工業(yè)的高溫窯爐內(nèi)襯磚;髙溫?zé)峁ぴO(shè)備的保溫隔熱層，例如石油化工工業(yè)氣化爐、造氣爐、煤炭工業(yè)反應(yīng)爐、冶金工業(yè)感應(yīng)電爐的隔熱磚。
B?? 氧化鋯空心球磚
氧化鋯空心球磚是以氧化鋯空心球?yàn)橹饕现瞥傻母魺崮突鹬破罚@種磚的主晶相為立方氧化鋯(約占礦物組成的70%~80%)，其典型性能為：耐火度大于2400℃,顯氣孔率55%~60%，體積密度2.5?3.0g/cm3，耐壓強(qiáng)度不小于4.9MPa,熱導(dǎo)率0.23~0.35W/(m·K)。
氧化鋯空心球是性能優(yōu)良的隔熱耐火制品，最高安全使用溫度為2200℃，氧化鋯空心球磚具有較髙的高溫強(qiáng)度及穩(wěn)定的氣孔結(jié)構(gòu)，從而能在2200℃髙溫下安全使用。氧化鋯空心球磚密度低和熱傳導(dǎo)率低，既能減少熱量損失，又能降低蓄熱量。因此在冶金、石油、化工、電子等熱工設(shè)備中作為直接接觸火焰的高溫內(nèi)襯材料能降低能耗和減輕高溫爐自重，使用效果良好。