Žáruvzdorné materiály

Jsou nezbytné tam, kde se vyskytují vysoké teploty, zejména v tepelných agregátech. Na Slovensku se vyrábí šamot v Kalinově; magnezit v Košicích, Jelšavě, Lovinobani, Hačavě, Lubeníku; dinas v Banské Belej.

Žáruvzdorné materiály jsou materiály, které mají vysokou stálost při vysokých teplotách. Obsahují převážně tyto oxidy: MgO, CaO, SiO₂, ZrO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃. Používají se v hutnictví, energetice, chemickém průmyslu a při výrobě kotlů a dalších zařízení.

Tvarované žáruvzdorné materiály

1. DINAS – jedná se o žáruvzdorný materiál kyselé povahy, protože obsahuje minimální množství SiO₂ (představitel kyselosti v žáruvzdornictví). Jeho základem je křemen. Křemen má tyto modifikace:
   

   870 °C	1470 °C	1713 °C
   křemen	tridymit	cristobalit, křemenné sklo

Z hlediska vypalování dinasu usilujeme o co největší přeměnu křemene na tridymit, protože má nejnižší délkovou roztažnost.

Z celkového množství dinasu tvoří:

• 60 – 80 % tridymit
• 20 – 30 % cristobalit
• 10 – 20 % křemen
• 8 – 15 % křemenné sklo

1 tuna dinasových cihel stojí 12 000 Kč. Používá se do výmurovek koksárenských baterií, v ohřívačích vzduchu pro vysokou pec a ve sklářských pecích. Využitelná je do 1500 °C a má žlutohnědou barvu.

2. HLINITO-KŘEMIČITÉ MATERIÁLY – obsahují dvě složky: Al₂O₃ a SiO₂ v různém procentuálním zastoupení. Patří sem:
   • a) šamotové materiály – nejpevnější, používají se do 1450 °C. Nepoužívají se při styku s roztaveným kovem a troskou, ale ve vlivových pecích se suchým ohřevem, v pánvích, domácích pecích, krbech apod. Obsahují maximálně 43 % Al₂O₃. Cena je 12 000 Kč/t a mají žlutou barvu.
   • b) vysokohliníkový šamot – obsahuje více než 43 % Al₂O₃. Používá se v průmyslových pecích na výmurovku. S rostoucím obsahem Al₂O₃ roste žáruvzdornost i cena. Má žlutou barvu, která se se zvyšující žáruvzdorností mění až do bílé.
3. MAGNEZIT – hnědočerné barvy. Základem je MgO, který taje při 2800 °C. MgO nazýváme periklas, proto se magnezitové výrobky označují i jako periklasové. Jsou to zásadité výrobky, protože MgO a CaO jsou zásadité oxidy. Vyrábějí se s minimálním obsahem 90 % MgO. Používají se až do 1650 °C, zejména v pecích a nádobách při výrobě oceli a mědi. Cena je 15 000 – 18 000 Kč za tunu.

   Mezi periklasové výrobky patří:

   • periklas-chromové výrobky – obsahují přidaný Cr₂O₃ (chromová ruda dovážená z Kuby, Íránu, Albánie apod.). Používají se na tepelně nejnamáhavější části průmyslových pecí do 1700 °C.
   • periklas-uhlíková pojiva (MgO-C) – nově vyvinuté. Obsah uhlíku je do 15 %. Uhlík se přidává ve formě smoly, grafitu nebo pryskyřice. Přidávají se také antioxidanty – kovové či nekovové prvky, které chrání uhlík před vyhořením (např. bor, hořčík, hliník, křemík). Využívají se ve výmurovkách vysokých pecí a kyslíkových konvertorů. Cena je 25 000 Kč/t.
4. ZIRKONIČITÉ MATERIÁLY – černé barvy. Základem je ZrO₂. Jsou drahé a proto se při průmyslové výrobě používají jen omezeně. Používají se na výrobu kelímků, především v laboratořích, kde velmi dobře odolávají kyselinám a zásadám.
5. UHLÍKOVÉ MATERIÁLY – zcela černé barvy. Musí mít pevné zrno a pojivo, které se za tepla míchá a lisuje. Pevné zrno tvoří rozemletý koks nebo termoantracit, pojivo je horká roztavená smola. Používají se pod nístějí vysoké pece nebo jako anoda při výrobě hliníku v elektrolýzách.

Netvarované (zrnité) žáruvzdorné materiály

1. MALTY A TMELY – malta se používá na spojení dvou cihel. Zrno má velikost do 1 mm, přidává se voda nebo vodní sklo. Tmely jsou jemnější než malty a již jsou připravené s obsahem vody.
2. OPRAVÁRENSKÉ HMOTY A ŽÁROMONOLITY (ŽÁROBETONY) – opravárenské hmoty se nanášejí stříkáním na opravu výmurovek. Žáromonolity se skládají ze tří složek:
   • žáruvzdorné zrno – libovolný mletý žáruvzdorný materiál
   • pojivo – cement
   • voda

   Tyto tři složky se smíchají v míchačce a vzniklá hmota se odlévá. Vzniká hydraulické tuhnutí a působením tepla se hmota přeměňuje na keramickou strukturu.

Vláknité žáruvzdorné materiály

Nejznámějším vláknitým žáruvzdorným materiálem je sibral – ve formě vaty, desek, trubek apod., použitelný do 1460 °C.

Je důležité rozlišovat mezi izolačními a žáruvzdornými materiály:

• Izolační materiály se používají v rozmezí 300–1200 °C, například křemelina, skelná vata, trosková vata, čedičová vata, perlit (berlit) apod.
• Žáruvzdorné materiály se používají od 1200 °C, například dinas, magnezit apod.

Jednou z nejdůležitějších fyzikálních veličin žáruvzdorných materiálů je jejich tepelná vodivost (λ, jednotkou je W·m⁻¹·K⁻¹), která udává, kolik tepla materiálem projde, například:

• šamot: 1 W·m⁻¹·K⁻¹
• magnezit: 3–4 W·m⁻¹·K⁻¹
• vláknité žáruvzdorné materiály: 0,03 W·m⁻¹·K⁻¹

Tato vlastnost žáruvzdorných materiálů je velmi důležitá, ale je nutné brát v úvahu také jejich cenu.