轻量耐火材料研究
发布日期： 2020-06-17 11:47:55 阅读量（377） 作者：传统的轻质耐火材料尽管导热系数低，保温隔热效果好，但普遍存在机械强度低和耐磨损性能较差等问题。这使得轻质耐火材料的使用范围受到限制，一般作为保温层单独存在。而致密度较高的重质材料虽然具有良好的耐磨损性能，但是这也会导致高温工业窑炉外表面温度偏高，热量损失严重，能源浪费严重，如果增加炉体厚度来降低热损耗，这会使得窑炉炉体的热容变大，升温和降温速率降低，热效率变低。随着节能降耗的要求深入人心，对于在工作面直接使用低导热，高强度的新型轻量化耐火材料受到了人们的广泛重视。
目前，国内的耐火材料轻量化的相关研究越来越多，其研究主要集中在轻量骨料的合成与制备以及和轻量耐火材料开发两大方面。
耐火浇注料的轻量化较多的应用在轻量化的骨料中，通过轻量骨料填充到耐火材料浇注料中来实现浇注料的轻量化，其中轻量骨料占60%以上。将轻量骨料用于制备轻量的耐火浇注料所得到的样品具有较小的体积密度和导热系数并且具有较好的强度。Liang等人探究了微孔轻量刚玉骨料和板状刚玉对铝镁质耐火浇注料的抗侵蚀性能的影响，结果表明，随着轻量骨料的引入，两者抗侵蚀性能相当;随着轻量骨料的引入，其保温性能有所提高。
Fu等人同样探究了微孔轻量刚玉骨料和板状刚玉对铝镁质耐火浇注料性能的影响，结果发现引入轻量骨料，浇注料的强度、抗热震性能和抗侵蚀性能有所提高。
王晗等以氧化铝空心球为多孔骨料，再加入Al2O3微粉和MgO细粉，制成了尖晶石结合的氧化铝空心球隔热耐火材料，并且研究了MgO 的含量对隔热材料的热震稳定性及其他性能的影响。其中不含 MgO的空白样在1100℃水冷热震循环次数只有2-3次，空白样的体积密度为1.44 g/cm3，常温耐压强度为18 MPa，导热系数为0.86 W/(m·K)。
鄢文等人通过引入多孔骨料制备了轻量化刚玉结合莫来石耐火材料，探讨骨料的显微结构对制备而成的轻量耐火材料的抗渣性能的影响。研究发现，随着轻量化程度的不同，吸收熔渣中的 SiO2 的能力也不同，当骨料的显气孔率为 31.6-41.6 %时，轻量化的耐火材料抗渣性只是略微劣于致密材料，但其保温性能有了显著的提高。
彭从华等人分别用微孔富镁尖晶石和电熔镁砂作为粗骨料，用小于1 mm 的电熔镁砂为细骨料，用镁砂粉(≤0.088mm)、鳞片石墨粉(≤0.088mm)和金属铝粉(≤0.074mm)为细粉，以酚醛树脂为结合剂，制备出两种低碳的MgO-C材料。结果表明，在1500℃热处理后，微孔富镁尖晶石这一组所制成的样品具有更大的显气孔率、更小的体积密度和更大的强度。
鄢文等人用轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料，用白刚玉细粉、镁砂细粉、90尖晶石细粉、α-Al2O3 微粉、SiO2微粉和镁砂细粉为基质料，通过改变镁砂细粉的质量分数来探究浇注料性能和结构的变化。结果表明，随着镁砂加入量的增加，烧结温度不同的试样显气孔率和体积密度变化不是很大;110℃热处理后样品强度有增大的趋势，而 1000℃和 1600℃强度有减小的趋势。
杜博等人选用α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉和工业Al(OH)3细粉作为铝源，添加不同质量的糖类聚合物和改性的AC发泡剂，来研究不同质量的糖类聚合物、不同铝源以及AC 发泡剂对骨料结构和性能的影响。结果表明，随着糖类聚合物含量的增加，骨料的显气孔率逐渐增加，当加入量为10wt%时，骨料气孔率较小，孔径也较小工业Al2O3比α-Al2O3微粉晶粒发育略大。
范昌龙等人采用湿法球磨注浆成型原位固化法制备了轻量微孔的矾土熟料。利用 Factsage 软件计算试样中固相和液相的相对含量，并探究其对轻量化的微孔矾土熟料烧结性能的影响。结果表明，随着淀粉添加量的提高，试样的显气孔率表现为先减小后增加的趋势;加入部分 Al(OH)3细粉有利于闭口气孔的形成，且孔径分布不均匀，容易产生多峰，而硼酐和烧结镁砂可以减小孔径，表现为单峰结构。
轻量烧成耐火材料也有很多学者开展了系统的研究。任博等人采用以硅溶胶涂覆的轻量莫来石骨料制备出了高铝碳化硅耐火材料，系统研究了涂覆硅溶胶对其强度、导热系数和抗碱侵蚀性能的影响，通过实验表明，通过涂覆硅溶胶，在不降低强度的同时，导热系数明显降低，抗碱侵蚀能力有所提高。
鄢文等人由菱镁矿和铝土矿通过原位成孔制备技术制备多孔尖晶石陶瓷。研究发现原料的粒度对试样的微观结构及强度影响很大。随着粒径的减小，孔径分布从多峰模式到单峰模式，孔隙率降低，强度增加。
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