耐火物

耐火物

耐火物是指能夠防止或阻滯火焰蔓延性能的材料,常被套用於工程建築方面。常見的耐火物有無機粘合劑、耐火的礦物質料、難燃型有機樹脂、難燃防火添加劑等。

基本介紹

  • 中文名:耐火物
  • 拼音:nai huo wu
  • 特點:防止或阻滯火焰蔓延性能 
  • 套用:工程建築
  • 常見耐火物:水泥、混凝土 
  • 領域:建築建設
構成,防火標準,耐火原料資源的現狀和發展趨勢,耐火材料與能源、節能,

構成

無機粘合劑:主要有水玻璃、石膏、磷酸鹽、水泥等;
耐火的礦物質填料:氧化鋁、石棉粉、碳酸鈣、珍珠岩、太白粉等;
難燃型有機樹脂:主要有聚氯乙烯、過氯乙烯、氯化橡膠、氯丁橡膠乳液、環氧樹脂、酚醛樹脂等。
難燃防火添加劑:主要有含磷、鹵素、氮的有機化合物(氯化石蠟、磷酸三丁酯、十溴聯苯醚),和硼系(硼酸、硼酸鋅、硼酸鋁)、銻系、鋁系、鋯系等無機化合物

防火標準

一、建築材料和建築裝飾裝修材料的燃燒性能等級劃分
建築材料的燃燒性能是指其燃燒或遇火時所發生的一切物理和化學變化,這項性能由材料表面的著火性和火焰傳播性、發熱、發煙、炭化、失重,以及毒性生成物的產生等特性來衡量。我國國家標準GB8624-97將建築材料的燃燒性能分為以下幾種等級。
A級:不燃性建築材料:幾乎不發生燃燒的材料。
B1級:難燃性建築材料:難燃類材料有較好的阻燃作用。其在空氣中遇明火或在高溫作用下難起火,不易很快發生蔓延,且當火源移開後燃燒立即停止。
B2級:可燃性建築材料:可燃類材料有一定的阻燃作用。在空氣中遇明火或在高溫作用下會立即起火燃燒,易導致火災的蔓延,如木柱、木屋架、木樑、木樓梯等。
B3級:易燃性建築材料:無任何阻燃效果,極易燃燒,火災危險性很大。
二、不同燃燒性能等級的材料的正確使用
在建築物中使用的建材產品應符合國家強制性規範的要求,這就是GB50222-95《建築內部裝修設計防火規範》,在規範中要求"建築內部裝修設計應妥善處理裝修效果和使用安全的矛盾,積極採用不燃性材料和難燃性材料,儘量避免採用在燃燒時產生大量濃煙或有毒氣體的材料,做到安全適用,技術先進,經濟合理"。因此,消費者在選擇建築材料或者內裝修材料時,在保證裝修質量的同時應優先選擇不燃A級和難燃B1級產品,以保護自身的安全。
三、如何挑選符合要求的建築材料和內裝修材料
首先,在選擇時先確定自己的需要,多觀察和比較,選擇好品牌和型號。
然後,查驗材料的包裝和使用說明,看看是否有明示產品的燃燒性能等級,因為《中華人民共和國產品質量法》第27條規定:"使用不當,可能危及人身、財產安全的產品,應當有警示標誌或中文警示說明",建築材料的防火安全性能是涉及到人身財產安全的重要性能指標,應當在產品包裝上明確表明其燃燒性能等級,以防止因產品的不當使用而造成火災事故。國家防火建築材料質量監督檢驗中心只向通過型式檢驗的產品發放燃燒性能等級標識,同時還對個別企業進行質量跟蹤並發放質量跟蹤標識,還同國家建材測試中心展開全面合作,全面推廣防火環保標識。有了明示標識,表明生產企業對產品做了明確承諾,可作為消費者進行技術判定、投訴的直接依據。
最後,查驗所選產品的質量檢驗報告,一般應有兩份報告,分別是理化性能和燃燒性能檢驗報告,分別由不同的質檢機構出具,並最好由國家級檢驗中心出具。

耐火原料資源的現狀和發展趨勢

中國有大量的天然耐火原料資源,尤其是礬土、菱鎂礦和石墨。中國被探明的礬土總儲量約25億t,占世界總儲量的2.5%;被探明的菱鎂礦總儲量約34億t,占世界總儲量的25%。然而,中國的人均礦物儲量比世界的平均水平低。例如,礬土的人均儲量僅為世界平均水平的7.3%。相對於儲量來說,中國這些原料的開採量是非常大的。近年來,中國的礬土開採量占世界總開採量的8%,菱鎂礦開採量占世界的50%。據介紹歐洲90%的鎂砂需要從中國進口。目前,世界耐火材料行業依賴中國的耐火原料,任何一家經營耐火原材料的企業無疑都要受到中國耐火原材料供應的影響。
另一方面,隨著中國近20年來高溫工業,尤其是鋼鐵工業的快速發展,中國的耐火材料工業在數量、技術和質量上都取得了很大進步。然而,隨著耐火材料行業的快速發展,耐火原料資源的短缺就成了行業發展的瓶頸。而且由於一些耐火原料也是其他行業的原料,例如,礬土主要用於鋁工業,原鋁的產量在2009年是1300萬噸,消耗了5700萬噸礬土,致使礬土原料的短缺更加嚴重。
從長遠來看,耐火原料的無序濫采、不合理的消耗已經帶來了許多嚴重的問題,同時快速開採也帶來了很多環境問題。因為許多開採和選礦沒有正規的監管或沒有合理的技術支持,許多礦藏不能合理規劃之後再開採,天然耐火原料的綜合利用率很低,質量很難穩定。在大多數情況下,中國的原料很難因具有某種特殊的物理或化學性質而被認定為世界高品位的原料,或與世界其他主產國的原料相比具有獨特性,中國的原料只有價格優勢。
在中國,耐火原料的選礦被列為高能耗和高排放的工業,將來開採和選礦要被嚴格控制。因為礦物資源的短缺和對環境的嚴格保護,資源稅的改革已被討論,不久就會實施。可以預測未來耐火原料的成本將會有某種程度的增加。因此,從現在開始,要考慮採取更多的戰略性措施實現中國耐火材料行業的可持續性發展。要為採礦項目的計畫和實施提供先進的技術支持,耐火原料的綜合開採和利用也勢在必行。另外,中國耐火原料的開採和加工過程中要加快使用先進高效設備的步伐,淘汰落後。低品位耐火原料的合理開採和選礦對獲得穩定高質量的原料也變得更為重要。
氧化鎂是一種重要的耐火原料,其中燒結鎂砂和輕燒氧化鎂是最具商業價值的。燒結鎂砂通過煅燒菱鎂礦製得,是耐火材料的一種重要原料。由於環保以及在鋼的二次精煉和水泥生產中表現出的優良的抗侵蝕性,此外,先進高科技領域對高品質氧化鎂材料的需求也逐漸增加。輕燒氧化鎂在環保領域扮演著重要的角色,可以去除工業廢水中的矽土,並沉澱水中的重金屬,去除廢氣中的二氧化硫,減少空氣污染。在環保日益被重視的將來,氧化鎂有很大的潛力和發展空間。然而,由於低碳經濟的發展,二氧化碳排放量在未來會更加受到限制,煅燒菱鎂礦排放其熱分解的二氧化碳和燃料燃燒的二氧化碳,菱鎂礦的開採成本也會提高,緊接著就是氧化鎂(重燒氧化鎂和輕燒氧化鎂)的提價。另一方面,在中國,許多耐火原料已經開始匱乏,而資源稅的改革也將使氧化鎂的供應更加困難。所以,綜合利用低品位菱鎂礦,提高利用水平和發展高附加值的氧化鎂系列功能材料是比較重要和急迫的事情。對使用者來說,未來氧化鎂的供應更依賴於其可用性而並非價格。所以長遠看來,對菱鎂礦的開發和開採的保護更加重要。

耐火材料與能源、節能

在過去的四年里,中國的GDP單位能耗降低了14.38%,但仍然比已開發國家高出很多。中國經濟發展遭遇了能源不足的考驗。中國政府已經制定了節約能源和淘汰高能耗行業落後產能的基本國策來指導國內經濟未來的發展。該政策給耐火材料行業提供了巨大的機會和挑戰,因為耐火材料制約著高溫行業能效的提高和新技術的執行。耐火材料行業應該注意以下兩點:第一,調整耐火材料產品結構以滿足高能耗行業的節能要求;第二,在耐火材料生產過程中降低能耗。對於耐火材料行業,從能源的角度看有一對矛盾。耐火原料和耐火製品的生產,尤其是定形耐火材料屬於高能耗生產。能源供應、能源價格影響著耐火材料的生產。
另一方面,耐火材料有節能的功能,如隔熱保溫,熱交換和延長高溫設備壽命。總而言之,與耐火材料生產過程中的耗能相比,耐火材料對高溫工業提高能源效率的貢獻和能量的節約是主要的。調整耐火材料產品結構滿足高能耗行業的節能要求。降低含碳耐火材料的碳含量,由此降低耐火材料熱導率,減少高溫容器熱量損失,推廣套用無碳鋼包磚等。研發低熱導率的工作襯用耐火材料,如玻璃窯用低導熱熔鑄磚,通過熔融工藝控制,減小晶粒尺寸,降低材料的熱導率。現代水泥迴轉窯的襯體都是單層結構,襯體的高熱導率導致殼體過熱變形,能量損失嚴重;爐襯熱膨脹係數大導致襯體本身和殼體熱應力過大,造成耐火材料剝落和窯體損壞。實踐證明,降低耐火材料的熱膨脹率和熱導率,有利於改善迴轉窯內襯的使用性能和延長使用壽命。與方鎂石-鎂鋁尖晶石質耐火材料相比,方鎂石-鐵鋁尖晶石質耐火材料具有相當低的熱導率和熱膨脹率,以及高的結構柔韌性,因此蝕損率低,能延長水泥迴轉窯的使用壽命。調整耐火材料產品結構發展節能耐火材料品種。
根據2009年的數據,與日本和西歐相比,我國不定形耐火材料只占總產量的三分之一,隔熱材料的份額也很低,只有2%。因為不定形材料不需要高溫燒成,所以應該大力發展不定形材料和與其相關的套用技術和安裝設備,例如線上修補技術等。開發新型節能耐火材料,發展新技術。鑒於隔熱材料、陶瓷纖維及其相應產品,以及微孔或納米級無機非金屬材料表現了優越的性能,例如低熱導率和低的儲熱性能,它們能夠大大降低能源的消耗,因此我們應致力發展這類材料。此外,我們還應在高溫行業中大力發展並廣泛套用長壽高效熱交換器、儲熱量大的設備、納米遠紅外塗層以及新型節能窯具。這些耐火材料將有極大的市場需求。耐火材料工業要降低耐火製品生產過程中的能耗。對於定形材料,應廣泛套用節能和高效的成型設備、乾燥用和燒成用微波爐、陶瓷纖維襯節能爐、先進控制的窯爐等;在燒成過程中應該採用先進的燃燒技術如取代空氣燒成的全氧燒成技術。

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