耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一類(lèi)無(wú)機非金屬材料，鎂碳磚價(jià)格因其在高溫條件下物理化學(xué)性質(zhì)穩定，被廣泛應用于我國工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，如鋼鐵、有金屬、水泥、石化、軍工等，它是保證行業(yè)正常運行和技術(shù)革新發(fā)展的重要基礎支撐材料。

        澆注料施工

        耐火材料有很多種分類(lèi)方法，按照供貨形態(tài)可分為定型耐火材料和不定型耐火材料。耐火澆注料是一種典型的不定型耐火材料，它是由合理級配的骨料顆粒、細粉與結合劑及外加劑共同組成的混合料。耐火澆注料通常以干態(tài)，無(wú)同定的外形，加水或其他液體可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，進(jìn)行澆注施工。澆注成形后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的水化、凝固后獲得一定強度，烘烤后無(wú)需燒制可直接使用。耐火澆注料具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、施工方便，使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，常被作為熱工窯爐和設備的內襯材料而廣泛使用。近些年來(lái)，耐火澆注料的新品種不斷出現，通過(guò)改變材料的組合配比及生產(chǎn)工藝，結合劑添加的劑量和類(lèi)別，外加劑的選擇以及制備技術(shù)的更新，都使其綜合使用效果不斷提高，應用領(lǐng)域也不斷擴展。筆者以國內外有關(guān)耐火澆注料的報道為例，系統地介紹不定型耐火澆注料的組成、發(fā)展及應用。

        1、不定型耐火澆注料的組成

        1.1耐火骨料

        耐火澆注料的骨料類(lèi)型很多，包括粘土質(zhì)骨料、高鋁質(zhì)骨料、堿性骨料、硅質(zhì)骨料、莫來(lái)石質(zhì)骨料、剛玉質(zhì)骨料、隔熱骨料等，其中使用較廣泛的有高鋁質(zhì)骨料、莫來(lái)石質(zhì)骨料及剛玉質(zhì)骨料。

        1.1.1高鋁質(zhì)骨料

        高鋁質(zhì)骨料是以天然生高鋁礬土為原料，通過(guò)均質(zhì)化成形，經(jīng)過(guò)烘烤、鍛燒等工藝制成，是一種適用于工業(yè)窯爐內襯的重要耐火材料。它具有原料來(lái)源豐富、成分均勻穩定、強度好、耐火度高和耐磨性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，深受市場(chǎng)青睞。

        以高鋁質(zhì)骨料為基礎的耐火產(chǎn)品在水泥工業(yè)中應用極為廣泛。張巍等曾以高鋁質(zhì)骨料與細粉為原料，使用二氧化硅微粉和鋁酸鈣水泥為結合劑，制備了水泥窯用低水泥澆注料。研究結果表明：隨著(zhù)熱處理溫度的升高，耐火澆注料產(chǎn)品的體積密度先減小后增大，而常溫抗折強度和耐壓強度先增大后減小再增大，說(shuō)明了該產(chǎn)品有良好的抗熱震性能。單玉香等在分析回轉窯內部耐火材料的使用情況和損毀機理時(shí)，以高鋁礬土熟料為主要原料，鋁酸鈣為結合劑，同時(shí)加入氧化鋁微粉，二氧化硅微粉，棕剛玉，藍晶石，鋯英石，碳化硅，尖晶石，鋼纖維，聚丙烯纖維和復合外加劑等，通過(guò)正交實(shí)驗，測得合理數據。結果表明：復合外加劑和合理級配的高鋁質(zhì)骨料顆粒可以顯著(zhù)改善澆注料的性能，此澆注料應用于水泥回轉窯的可行性較高。

        鋁礬土骨料

        1.1.2莫來(lái)石質(zhì)骨料

        莫來(lái)石是一系列由鋁硅酸鹽組成的礦物統稱(chēng)，天然的莫來(lái)石晶體為細的針狀且呈放射簇狀。它具有優(yōu)良的結構性質(zhì)、高強度的機械性能、高溫耐腐蝕性和抗蠕變性，高耐火度等特性，因此在陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等方面都有著(zhù)廣泛應用。

        張巍等將用莫來(lái)石質(zhì)骨料制備的澆注料試樣在110℃烘干后,分別在10001500℃的梯度溫度下進(jìn)行熱處理，發(fā)現抗折強度隨溫度逐漸升高而先減小后增大，耐壓強度則先增大后減小。秦振敏通過(guò)對配方設計不斷改良后發(fā)現，利用莫來(lái)石一剛玉體系燒結材料，其高溫力學(xué)性能比純剛玉材料或純莫來(lái)石優(yōu)異。而在研究自流性能與顆粒組成關(guān)系時(shí)發(fā)現，當使用細粉(<0.074量量)的含量為22%39%時(shí)的流動(dòng)值較好，當膨脹劑以復合形式加入，且加入量為5%8%時(shí)，澆注料燒后線(xiàn)收縮率最好。

        1.1.3剛玉質(zhì)骨料

        剛玉質(zhì)耐火澆注料具有良好的高溫耐磨性,且對酸堿性爐渣及金屬玻璃溶液只有優(yōu)異的抗侵蝕性能，因而被廣泛應用于建材、冶金等高溫工業(yè)領(lǐng)域。賀智勇、衛青峰等研究了SiO2微粉加入量對ρ-Al2O3微粉結合剛玉質(zhì)耐火澆注料性能的影響。研究表明：摻入2%的SiO2微粉水化后形成網(wǎng)狀絮凝結構,與ρ-Al2O3微粉反應生成莫來(lái)石，增強了顆粒間燒結程度和結合能力，大幅度提高了中低溫段抗折強度及烘干強度。李志剛等研究了納米碳酸鈣對剛玉質(zhì)耐火澆注料性能的影響：實(shí)驗結果表明：在高于900℃的處理溫度下，納米碳酸鈣的粒度較小,分散均勻度高，且原位結合易生成鋁酸鈣礦物，因此含納米碳酸鈣的剛玉質(zhì)耐火澆注料的抗折強度較含鋁酸鈣水泥的澆注料要高。賀中央等研究發(fā)現：當減水劑加入量—定時(shí),澆注料的流動(dòng)性、抗折強度隨納米碳酸鈣的加入量的增加而降低,顯孔率則隨之逐漸升高;當澆注料流動(dòng)值一定時(shí)，1000℃及1600℃處理下的澆注料顯氣孔率、冷熱態(tài)強度隨納米碳酸鈣加入量增大均顯著(zhù)提升。王周福等指出，引人少量的納米二氧化硅能夠顯著(zhù)提高其常溫物理性能，但由于納米二氧化硅增強澆注料的燒結程度，使其抗熱震性能隨之降低。

        1.2結合劑

        結合劑是指添加到不定逛耐火材料中，使其具有作業(yè)性能和生坯強度或干燥強度的物質(zhì)。耐火澆注料一般要求結合劑具有好的分散性、潤滑性以及高硬化強度，所以結合劑的合理選擇決定了成形體的致密性乃至耐火澆注料的優(yōu)異性能。

        1.2.1鋁酸鈣水泥

        耐火澆注料結合劑很多，常用的結合劑有水玻璃、鋁酸鈣水泥、磷酸和磷酸鹽、淀粉、糊精等。以鋁酸鈣水泥作為結合劑的耐火澆注料是目前使用較為廣泛，結合劑(如鋁酸鈣水泥)與水在一定的溫度和濕度條件下發(fā)生水化反應，生成的水化產(chǎn)物產(chǎn)生膠凝結合作用，因而具有早期強度高、生產(chǎn)成本低、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。賈全利等以剛玉為骨料，純鋁酸鈣水泥為結合劑,研究了純鋁酸鈣水泥對剛玉一尖晶石澆注料性能的影響。結果表明：隨著(zhù)純鋁酸鈣水泥加入量的不斷增加，試樣的抗折強度呈現出先增加，1000℃后迅速降低。李勝友等研究發(fā)現：當水泥加入量為25%左右時(shí)，澆注料的顯氣孔率最高，抗折強度也最大;逐漸增加水泥量，澆注料的顯氣孔率及抗折強度逐漸降低，穩定性逐漸恢復。

        1.2.2磷酸鹽類(lèi)

        另一個(gè)常用的結合劑就是磷酸鹽類(lèi)結合劑。磷酸鹽的結合機理主要是與物料產(chǎn)生化學(xué)反應和膠結，磷酸鹽結合劑依附于材料顆粒的表面時(shí)形成一層低強度高粘附作用的膠體薄膜，隨著(zhù)溫度的升高，結合劑的濃度隨材料中水的減少而增大，在這個(gè)過(guò)程中與氧化物發(fā)生化學(xué)反應,使粘附作用轉變成化學(xué)作用，提高了材料的強度。

        磷酸二氫鋁是一種典型的磷酸鹽類(lèi)結合劑，其在凝結硬化前具有可塑性，施工方便，成本低廉，可在常溫下硬化，適用于制作不定形態(tài)耐火材料。賈江議等研究了磷酸二氫鋁對Al2O3-SiO2系澆注料性能的影響，結果顯示：隨著(zhù)P2O5/Al2O3摩爾比的減小，結合劑在水中的溶解度下降，膠結性能降低，試樣的強度降低。當磷酸二氫鋁的加入量少于12%時(shí)，材料難以成形，結合劑不能起膠結作用;當用量大于15%時(shí)，會(huì )導致試樣氣孔率升高，強度降低。因此磷酸二氫鋁的加入量對產(chǎn)品的性能有較大影響。

        1.3外加劑

        外加劑是強化結合劑作用和提高基質(zhì)相性能的材料，它是耐火骨料、耐火粉料和結合劑構成的基本組分之外的材料，故稱(chēng)外加劑。外加劑品種較多，分為促凝劑、分散劑、減水劑、抑制劑、早強劑、緩凝劑、防爆劑、快干劑、燒結劑和膨脹劑等。筆者以減水劑，分散劑為例進(jìn)行論述。

        1.3.1減水劑

        減水劑的使用極大地改善了澆注料的流動(dòng)性，可以在較低用水量的情況下使其無(wú)需機械振動(dòng)即可成形，有效地提高澆注料的綜合性能。常見(jiàn)的減水劑有聚磷酸鹽類(lèi)和有機鹽類(lèi)兩大類(lèi)。張海波等提出：未加減水劑的耐火泥料需要添加8%的水才能產(chǎn)生觸變流動(dòng)，而加入聚磷酸鹽類(lèi)減水劑的耐火泥料則需要添加6.0%6.5%的水;而有機類(lèi)減水劑的作用效果比聚磷酸鹽更為顯著(zhù)，只要5%5.5%的水就能滿(mǎn)足自流需要。薛海濤等在用聚羧酸鹽作減水劑探究其對鋁酸鈣水泥水化過(guò)程的影響中發(fā)現：添加聚羧酸鹽會(huì )導致流動(dòng)值增加而需水量更低，同時(shí)可以改善混凝土的流動(dòng)性和硬化性。魏軍從等通過(guò)探究多種減水劑對剛玉質(zhì)自流澆注料泥漿粘度的影響，得出各種減水劑的最佳加入量(酸式三聚磷酸鈉0.08%、三聚磷酸鈉0.05%、六偏磷酸鈉0.04%、復合磷酸鈉0.05%、木質(zhì)磺酸鈣0.10%),并發(fā)現在pH=10的水溶液中，加入0.04%的六偏磷酸鈉做減水劑，泥漿有更好的分散效果。

        1.3.2分散劑

        分散劑是一類(lèi)加入到干物料中并加水拌合后，能保持澆注料流動(dòng)值基本不變，可顯著(zhù)降低拌合用水量的化合物。分散劑可大致分為無(wú)機類(lèi)分散劑和有機類(lèi)分散劑。當無(wú)機類(lèi)電解質(zhì)作分散劑時(shí)，若加入量過(guò)少，達不到所需效果;加入量過(guò)多則會(huì )起到凝聚作用，甚至會(huì )帶入雜質(zhì)，因此分散劑的加入量是影響耐火澆注料的性能的一個(gè)重要因素。

        李姿等以純鋁酸鹽水泥結合的無(wú)SiO2微粉剛玉質(zhì)澆注料為研究對象，通過(guò)加入不同的分散劑作對比，探究對澆注料性能的影響。實(shí)驗發(fā)現，4種分散劑都能量著(zhù)降低漿體粘度，分散效果好，且試樣的各項物理性能都較優(yōu)。李寧等在研究不同分散劑對3種不同系統的剛玉質(zhì)澆注料基質(zhì)漿體流變學(xué)特性影響時(shí)發(fā)現，在剛玉細粉一水泥一硅微粉系統中，分散劑加入量為0.1%0.3%時(shí)，FS20的分散效果最好，加水量最少(水量為基質(zhì)的12%)。同樣,程鵬等在探究不同分散劑對Al2O3—SiC—C系超低水泥自流澆注料性能的影響時(shí)，發(fā)現為使澆注料獲得自流性，漿體的表面粘度應該小于375mPaS,且加入0.06%聚丙烯酸鈉后漿料粘度降低效果最佳。

        鎂質(zhì)澆注料

        2、不定型耐火澆注料的應用現狀及發(fā)展趨勢不定型耐火澆注料作為使用最多的一類(lèi)不定型耐火材料，已廣泛應用于石油化工、建材、窯爐構筑物及熱工設備等多個(gè)行業(yè)，如水泥窯的高溫燒成帶及噴煤嘴等耐熱內襯;石油精煉中的他化袈化裝量的提升管反應器、高溫內襯等;加熱爐的水冷管及電爐鋼包出嘴角等。通過(guò)引入結合劑、外加劑等，輔以烘烤和燒結熱處理，使得耐火澆注料具有產(chǎn)品品種豐富化、材料純凈化、粒度級配合理化等發(fā)展特點(diǎn)。

        不定型耐火澆注料未來(lái)將向以下幾個(gè)方面發(fā)展：

        1)結合劑、外加劑的使用種類(lèi)不斷增加;

        2)耐火澆注料的產(chǎn)品多樣化、性能優(yōu)界化;

        3)耐火澆注料的應用領(lǐng)域不斷拓展;

        4)耐火澆注料中使用微粉、亞微粉將漸漸取代水泥，增強物理性能等。

        近年來(lái)，耐火澆注料技術(shù)正在不斷更新?lián)Q代，在多個(gè)領(lǐng)域都實(shí)現了良好的應用價(jià)值及經(jīng)濟效益。今后若能結合如納米粉體等相關(guān)技術(shù)并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，耐火澆注料將出現更多能耗低、質(zhì)最優(yōu)良的新品種，從而排動(dòng)高溫工業(yè)領(lǐng)域更快更好地發(fā)展。