輕質(zhì)耐火材料是指顯氣孔率高、體積密度小、熱導(dǎo)率低，具有絕熱性能的耐火材料。它包括隔熱耐火制品、耐火纖維和耐火纖維制品。輕質(zhì)耐火材料是晶相、非晶相等固相和氣相的多相結(jié)合體。其中的固相大多數(shù)是非金屬氧化物，相對來說這些非金屬氧化物本身的導(dǎo)熱系數(shù)很高，但有著較高的耐火度，不起隔熱作用。由于氣體存在于固相內(nèi)的氣孔中，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，空氣在0℃時導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W/m·℃，常溫下導(dǎo)熱系數(shù)小于0.03W/m·℃，500℃是為0.06W/m·℃。因此由固相與氣相構(gòu)成的先氣孔率很高的輕質(zhì)耐火材料具有很好的隔熱效果，而充滿氣體的散狀材料或纖維狀材料具有良好的隔熱作用。
一、輕質(zhì)耐火材料的主要特點
作為耐火材料的一種，輕質(zhì)耐火材料也有著一定的高溫力學(xué)性能和良好的體積穩(wěn)定性，是各種高溫?zé)峁ぴO(shè)備必需的材料。與致密耐火材料相比，充滿氣體的輕質(zhì)耐火材料其顯氣孔率高、體積密度小、具有良好的絕熱性能，對熱量起到屏蔽的作用。因此，輕質(zhì)耐火材料的主要特點是：
1、顯氣孔率高
衡量輕質(zhì)耐火材料質(zhì)量的一個主要性能指標(biāo)是顯氣孔率。氣孔是由耐火材料原料中的氣孔和成型后顆粒間的氣孔構(gòu)成的�？煞譃槿N類型：封閉在制品中不與外界相通的閉口氣孔；一端封閉，另一端與外界相通的開口氣孔；貫通制品內(nèi)部，兩端都與外界相通的貫通氣孔。顯氣孔率是指耐火材料中的氣體體積與材料總體積之比。致密耐火材料的顯氣孔率一般都小于20%，輕質(zhì)耐火材料的顯氣孔率很高，一般為65~78%。
2、體積密度小
體積密度是指干燥制品質(zhì)量與總體積之比。輕質(zhì)耐火材料的體積密度很小，不超過1.3g/cm³，目前工業(yè)上常用的輕質(zhì)耐火材料體積密度為0.5~1.0g/cm³。耐火材料的體積密度可以體現(xiàn)制品中顯氣孔率的多少，它是判斷制品燒結(jié)程度的手段，標(biāo)志著耐火材料的密實程度。在輕質(zhì)耐火材料生產(chǎn)中，為了提高顯氣孔率、降低導(dǎo)熱系數(shù)，要想辦法降低制品的體積密度。
3、導(dǎo)熱系數(shù)低
導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量。它是輕質(zhì)耐火材料質(zhì)量的重要性能指標(biāo)，也是熱工設(shè)計中的重要指標(biāo)。它間接體現(xiàn)了制品的顯氣孔率和體積密度。對于耐火材料制品，導(dǎo)熱系數(shù)越低，顯氣孔率越大。輕質(zhì)耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，大多小于1.26W/m·℃。
4、耐壓強(qiáng)度低
輕質(zhì)耐火材料由于顯氣孔率大，體積密度低，晶體間沒有形成致密的連接。因此相對于致密耐火材料，其耐壓強(qiáng)低，耐磨性能差。
輕質(zhì)耐火材料由于導(dǎo)熱系數(shù)低，可以降低工業(yè)窯爐磚砌體的熱損耗，節(jié)省燃料消耗，提高生產(chǎn)效率。但由于制品的顯氣孔率大，組織結(jié)構(gòu)疏松，抵抗化學(xué)侵蝕能力差，輕質(zhì)耐火材料只能用于熱工設(shè)備的隔熱層、內(nèi)襯和保溫層等部位。而一般不宜用在與爐料直接接觸的爐膛和承重較大的部位。
綜上所述，輕質(zhì)耐火材料的特點標(biāo)志著它是熱工設(shè)備和阻擋熱量損耗的必須材料。隨著工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，大型、連續(xù)、高效率的先進(jìn)設(shè)備的投產(chǎn)，使輕質(zhì)耐火材料的發(fā)展向著使用溫度高、低導(dǎo)熱率、耐侵蝕性能好、高強(qiáng)度的目標(biāo)發(fā)展。隨著全球范圍內(nèi)的能源日趨緊缺，輕質(zhì)耐火材料在節(jié)能方面顯得更加突出。
二、輕質(zhì)耐火材料的造孔工藝
氣孔的形成是輕質(zhì)耐火材料在生產(chǎn)工藝中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。氣孔的大小、形狀、生成量的多少以及分布情況等直接影響制品的質(zhì)量。形成氣孔的方法很多，在我國耐火材料工業(yè)生產(chǎn)中主要采用化學(xué)法，泡沫法和可燃物加入法。
1、化學(xué)法
化學(xué)法是指在坯料中添加一些可以通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的物質(zhì)。這種方法由于反應(yīng)迅速，氣泡生成不宜控制，要根據(jù)工藝要求加入適量抑制劑。
2、泡沫法
泡沫法是在泥漿中加入起泡劑，與化學(xué)法類似，泡沫法產(chǎn)生的氣泡穩(wěn)定性不好，要加入固定劑控制。
所謂泡生法生產(chǎn)輕質(zhì)磚，是以表面張力小的物質(zhì)加入泥漿中使之起泡沫，澆入模型，再同模型一起干燥，然后再一定溫度下燒成，然后加工整形即為制品，大多數(shù)粘土、高鋁輕質(zhì)品都可用這種方法生產(chǎn)。
3、可燃物加入法
可燃物加入法是指在泥料中加入可以燃盡的物質(zhì)。這些加入物在耐火材料經(jīng)高溫合成時被燃燒掉，產(chǎn)生氣孔。但此方法有著制品坯料強(qiáng)度低，成品易變形等缺點，需要控制合成工藝來克服。
在用摻入可燃加入物方法時，可燃加入物應(yīng)具有較高的揮發(fā)性及可燃性；應(yīng)能生成細(xì)小的均勻氣孔；還應(yīng)具有較小的彈性，以便于成型。
三、輕質(zhì)耐火材料的應(yīng)用
輕質(zhì)耐火材料作為窯爐、鍋爐、熱工容器等設(shè)備的重要組成部分，在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛。由于輕質(zhì)耐火材料顯氣孔率高的特點，使其在高效節(jié)能，降低熱損耗方面占據(jù)著不可取代的位置，但其制品顯氣孔率高亢化學(xué)侵蝕性能差，人不能直接與燃料接觸。到目前為止，輕質(zhì)耐火材料還是多用于高溫設(shè)備的保溫層。