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我国耐火材料现阶段存在的缺点及未来发展方向

发布日期: 2019-09-28 11:07:35    阅读量(146)    作者:张红

耐火材料历史发展悠久,早在 4000 多年前,我国劳动人民就可以利用含杂质较少的粘土制成陶器,并将陶器制备各种各样的模具,用来铸造青铜器等需要在高温条件下制备的器件。东汉时期,人们开始利用粘土质耐火原料制成烧瓷器的匣钵和窑材。

上个世纪初,耐火材料主要研究方向是制备具有高纯度、高致密和耐超高温等特性的耐火制品,如高耐火纤维,免烧成、能耗小的不定形耐火材料。

上个世纪 50 年代以来,随着第三次工业革命爆发,空间技术、新能源开发技术、原子能技术等先进技术迅速发展,对高温新技术和耐火材料的性能提出更严苛的要求。重要用途的制品朝着高精度、高性能和高技术等方向发展。耐火材料的主要成分从以氧化物、硅酸盐向非氧化物和氧化物并重的方向演变,并有可能发展成非氧化物复合氧化物。原料从天然矿石为主变成天然、精选和人工合成等多种方式并存。制备工艺对选料、混料、制备条件的要求更加严格。通过扫面电镜、X 射线衍射仪、X 射线荧光光谱分析仪等精密仪器,分析物相成分和含量、显微形貌特征与性能之间的关系,建立起制备工艺——组成和结构——性质和性能相互关系,大大的优化材料的高温性能,如抗热震性、高温力学性能和高温抗渣侵蚀性能。

目前,我国耐火材料的发展存在以下缺点:

(1)总产量供大于求;

(2)产品质量不稳定、优质品种单一;

(3)工艺和设备落后,无法大量生产优质产品。

结合我国耐火原料资源的优势,顺应耐火材料的发展趋势,致力于生产优质高效的耐火制品,我国耐火材料发展方向应为:

(1)发展优质合成的耐火原料。如今,越来越多的优质耐火原料来源于人工合成,人工原料生产成本高、价格昂贵,难以实现工业化大量生产。因而,减少人工原料的选用,利用丰富的菱镁矿和铝矾土为基料,合成优质耐火原料。如果其使用性能接近于人工合成原料的使用性能,其生产成本可以降低 30%~50%,从而获得显著的经济效益;

(2)发展特种功能耐火材料。特种功能耐火材料常被用于国防尖端等高温技术关键部位。该部位工作环境对材料的使用性能要求严苛,确保材料在使用过程中安全可靠,万无一失。目前,特种功能耐火材料的主要原料为纯氧化物,如Al2O3、MgO,或其他氮硅化合物,如 Si3N4,SiAlON 等人工合成原料。这类特种耐火材料具有高性能、高精度、高技术和高附加值等显著优点,但同时具有价格昂贵等缺点。因而,部分学者利用改性或转型的天然原料或工业固体废弃物部分替代昂贵的人工合成原料,降低生产成本。

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