Огнеупорный кирпич , огнеупорный кирпич , шамотный кирпич или огнеупорный кирпич — это блок керамического материала, используемый для футеровки печей , горнов , топок и каминов . Огнеупорный кирпич в первую очередь строится для того, чтобы выдерживать высокую температуру, но также обычно имеет низкую теплопроводность для большей энергоэффективности . Обычно плотные огнеупорные кирпичи используются в приложениях с экстремальными механическими, химическими или термическими нагрузками, например, внутри дровяной печи или печи, которая подвергается истиранию от древесины , флюсованию от золы или шлака и высоким температурам. В других, менее суровых ситуациях, например, в электрической или газовой печи , более пористые кирпичи, обычно известные как «печные кирпичи», являются лучшим выбором. [1] Они слабее, но они намного легче и их легче формовать и изолировать гораздо лучше, чем плотные кирпичи. В любом случае, огнеупорные кирпичи не должны раскалываться , и их прочность должна хорошо сохраняться при быстрых изменениях температуры.
При изготовлении огнеупорного кирпича огнеупорная глина обжигается в печи до тех пор, пока она частично не остеклуется . Для особых целей кирпич также может быть покрыт глазурью. Существует два стандартных размера огнеупорного кирпича: 9 дюймов × 4+1 ⁄ 2 дюйма × 3 дюйма (229 мм × 114 мм × 76 мм) и 9 дюймов × 4+1 ⁄ 2 дюйма × 2+1 ⁄ 2 дюйма (229 мм × 114 мм × 64 мм). [2] Также доступны огнеупорные кирпичи «сплиты», которые имеют половину толщины и часто используются для облицовки дровяных печей и каминных топок. Размеры раскола обычно составляют9 дюймов × 4+1 ⁄ 2 дюйма × 1+1 ⁄ 4 дюйма (229 мм × 114 мм × 32 мм). [3] Огнеупорный кирпич был впервые изобретен в 1822 году Уильямом Уэстоном Янгом в долине Нит в Уэльсе .
Огнеупорные кирпичи из силиката , которыми облицованы сталеплавильные печи , используются при температурах до 3000 °F (1649 °C), при которых расплавились бы многие другие виды керамики, и фактически часть огнеупорных кирпичей из силиката разжижается. [ необходима цитата ] Высокотемпературная многоразовая поверхностная изоляция (HRSI) , материал с таким же составом, использовался в изоляционных плитках космического челнока . [ необходима цитата ]
В процессах цветной металлургии используются основные огнеупорные кирпичи , поскольку шлаки, используемые в этих процессах, легко растворяют «кислые» силикатные кирпичи. [4] Наиболее распространенными основными огнеупорными кирпичами, используемыми при плавке концентратов цветных металлов, являются «хромомагнезитовые» или «магнезитохромовые» кирпичи (в зависимости от относительного соотношения магнезитовых и хромитовых руд, используемых при их производстве). [5]
Ряд других материалов находят применение в качестве огнеупорных кирпичей для низкотемпературных применений . [6] Оксид магния часто используется в качестве футеровки для печей . Силикатные кирпичи являются наиболее распространенным типом кирпичей, используемых для внутренней футеровки печей и мусоросжигательных печей . Поскольку внутренняя футеровка обычно имеет жертвенную природу, огнеупорные кирпичи с более высоким содержанием глинозема могут использоваться для увеличения срока между повторными футеровками. Очень часто трещины можно увидеть в этой жертвенной внутренней футеровке вскоре после ввода в эксплуатацию. Они показали, что в первую очередь следовало бы сделать больше деформационных швов, но теперь они сами становятся деформационными швами и не представляют опасности, пока не нарушается структурная целостность. [7] Карбид кремния, обладающий высокой абразивной прочностью, является популярным материалом для очагов мусоросжигательных печей и крематориев . Обычный красный глиняный кирпич может использоваться для дымоходов и дровяных печей.
Огнеупорные кирпичи, с их способностью выдерживать высокие температуры и сохранять тепло, предлагают многообещающее решение для хранения энергии. Эти огнеупорные кирпичи могут использоваться для хранения промышленного технологического тепла, используя избыточное возобновляемое электричество для создания недорогого, непрерывного источника тепла для промышленности. Благодаря своей конструкции из обычных материалов, системы хранения из огнеупорного кирпича намного более рентабельны, чем системы аккумуляторов для хранения тепловой энергии. Исследования в 149 странах показывают, что использование огнеупорных кирпичей для хранения тепла может значительно снизить потребность в выработке электроэнергии, хранении в аккумуляторах, производстве водорода и низкотемпературном хранении тепла. Такой подход может снизить общие затраты на энергию примерно на 1,8%, что делает огнеупорные кирпичи ценным инструментом для снижения затрат на переход к 100% чистой возобновляемой энергии. [8]