目前,耐火材料廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、機械制造和硅酸鹽等行業(yè)。其中,冶金行業(yè)的使用量大,占總使用量的50%至60%。耐火材料的性能主要體現(xiàn)在其物理性能、結(jié)構(gòu)性能、熱性能、力學(xué)性能和可用性等方面。
耐火材料行業(yè)是典型的資源依賴型行業(yè),直接材料約占生產(chǎn)成本的80%。上游產(chǎn)業(yè)主要是耐火材料原材料的加工制造。耐火材料原料可分為兩類:天然原料和合成原料。天然原料包括用鋁土礦、菱鎂礦、石墨等礦物原料加工而成的鎂砂、高鋁材料、剛玉等。合成原料主要包括莫來石、尖晶石等。此外,鎂也可以從海水或鹽湖鹵水中獲得,但由于成本高,菱鎂礦仍然是鎂砂的主要原料。
以輕質(zhì)耐火材料和中性耐火材料為例,輕質(zhì)耐火材料是孔隙率高、體積密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低的耐火材料。用作工業(yè)窯爐和其他熱力設(shè)備的隔熱材料。與普通耐火磚相比,其抗渣腐蝕性、機械強度和耐磨性較差,并且在高溫下體積減少顯著。工業(yè)窯爐砌筑中的蓄熱和表面散熱損失通常占燃料消耗的24-45%。采用導(dǎo)熱系數(shù)低、熱容量小的輕質(zhì)磚作為爐膛的結(jié)構(gòu)材料,可以節(jié)省燃料消耗;
中性耐火材料主要由氧化鋁、氧化鉻或碳組成。剛玉產(chǎn)品的氧化鋁含量大于95%,是一種廣泛使用的優(yōu)質(zhì)耐火材料。鉻磚主要由氧化鉻組成,具有良好的抗鋼渣侵蝕性能,但抗熱震性較差,在高溫荷載下變形溫度較低。有碳素耐火炭磚、石墨制品、碳化硅制品,它們具有低熱膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱性、良好的抗熱震性、高高溫強度、耐酸、耐堿、耐鹽性,特別是弱酸性和弱堿性。它們不被金屬和礦渣弄濕,因此重量輕。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,耐火材料未來將朝著更輕、更高性能、更環(huán)保的方向發(fā)展。納米技術(shù)、生物質(zhì)材料等新興技術(shù)將繼續(xù)為耐火材料的研發(fā)提供支持,使其在各個領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。同時,定制耐火材料也將成為未來不同應(yīng)用場景的發(fā)展趨勢??傊?,耐火材料在高溫工藝、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷拓展,為人類發(fā)展進步提供重要支撐。