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【防爆纤维】浇注料发展趋势一片大好

文章出处：责任编辑：防爆纤维人气：-发表时间：2017-07-25 18:00【大中小】

第一次使用硅溶胶作为结合剂后，硅溶胶取代铝酸钙水泥（以下简称 CA），具有 LCC 和 ULCC 的所有优点，同时解决了它们大部分的缺点。硅溶胶作为耐火浇注料的结合剂，其原理是成熟的溶胶-凝胶技术，已经被应用在高技术陶瓷基体上，具有易于成型、均匀性好、烧结温度低等优点。在浇注料中加入硅溶胶后，硅胶-凝胶包围着耐火材料颗粒，经干燥，凝胶的骨架结合这些颗粒形成初始强度。在 A12O3质和铝硅质的浇注料中，由于减少了 Ca O，其高温性能有了提高。因为有较高的致密性、粘结度及碱度，硅溶胶结合的浇注料有更好的粘结性和自流性。从 1989 年开始，硅溶胶结合的耐火浇注料就开始了工业应用，可泵送的浇注料在 A12O3-Si O2和 A12O3-Si O2-Si C-C 系统中应用非常成功。

凝胶结合的浇注料系统另外一个独特的性能是：它与 LCC 及 ULCC 不同，其性能不受施工时添加的结合剂的影响。

浇注料的进一步研究表明，在碱性条件下，基质料浆中的电位变大，稳定性增强，料浆的粘度降低，流动性提高。硅溶胶的 PH 值一般在 9～10，在相同条件下，加入硅溶胶的浇注料与加入 CA 的浇注料相比，其烧后的耐压强度和抗折强度要提高 1 倍左右，显气孔率降低 10%以上。

  从上世纪 80 年代末开始，浇注料所用的原材料也有了巨大的变化。低气孔电熔刚玉、电熔莫来石、电熔锆刚玉、电熔尖晶石、电熔锆刚玉尖晶石、电熔镁砂、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉（又分倾倒炉和脱壳炉）等一大批高档电熔制品先后进入耐火材料市场。烧结刚玉、板状刚玉、烧结尖晶石、烧结莫来石烧结镁砂、均化高铝料、轻质多孔熟料等高温煅烧原料也纷纷进入市场，烧结原料由于其烧结设备不同（分竖窑、倒焰窑、梭式窑、回转窑、隧道窑等烧成设备），原料选择及工艺不同（分高纯原料、天然原料、矾土基原料、二步煅烧原料、合成原料等），档次可分高、中、低档等多个品级。

随着耐火材料理论基础研究的不断深入，以及电熔、烧结工艺设备的日渐成熟，一批高科技含量的新型陶瓷材料也加入了耐火原材料的队伍。这些品种是Si3N4、塞隆、阿隆、镁阿隆、矾土基 β-Si Al ON、矾土基 Mg Al ON 等，这些高级耐火材料的主要特点是：①高熔点（2000℃以上）；②优良的力学性能（高强度、高硬度）；③优良的抗热震性能（热导率高）；④对金属溶液及熔渣不润湿，具有良好的抗侵蚀性能。

  新型陶瓷材料的研究和批量生产，引起了浇注料研究的进一步深入，非氧化物—氧化物复合浇注料日渐兴盛，其中含碳质浇注料也随之兴起，各种防氧化剂及其机理研究方兴未艾。大高炉铁沟的整体浇注是非氧化物—氧化物复合浇注料使用的最典型代表之一。

近几年来陆续有纳米材料使用于浇注料的相关报道。在浇注料中以结合剂和添加剂的形式加入纳米粉，利用其表面和界面效应来减少水泥用量，降低有害成分和减少加水量，提高浇注料的力学性能。事实上，纳米粉就是超微粉在耐火材料领域的推广和延伸（当然还有其它效应在起作用，比如量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，库伦堵塞与量子隧穿、介电限域效应等。

有报道称，在塞隆增强 Al2O3-Si C-C 浇注料中，加入采用硅铝凝胶粉取代CA 作结合剂，既有利于降低 β-Si Al ON 的生成温度，又可以减少材料中的低熔物质。分布均匀、发育良好的粒状 β-Si Al ON 的形成可以提高 Al2O3-Si C-C 浇注料的强度。在刚玉浇注料中，如果加入纳米碳酸钙，热处理后与基质中的氧化铝反应生成片状的六铝酸钙，对结构产生不利影响。而加入纳米 Si O2时，能够明显改善刚玉浇注料的常温物理性能，但使其抗热震性能降低。

浇注料的最新技术还有：稀土氧化物的引入（有 Y2O3、LaO3、Nd2O3、Ce2O3等）；原位反应增强技术（加氮化硅固溶到氧化铝中形成 Si Al ON，提高浇注料强度。Si Al ON 是 Si3N4中 Si 和 N 原子分别被 Al 和 O 部分置换后形成的固溶体，它不仅具有 Si3N4的强度、耐热性和硬度，而且比 Si3N4具有更好的化学稳定性、韧性和抗氧化性）。

总体归纳起来，浇注料的技术发展趋势有如下四个方面：

(一) 材质由中性、酸性氧化物材料向碱性氧化物材料和氧化物→非氧化物复合材料发展，由低纯度向高纯度发展，所用的原材料由以天然耐火原料为主向人工合成耐火原料发展。

(二) 结合方式由水合结合→化学结合→水合结合＋凝聚结合→ 凝聚结合方向发展。实际上是由会带入高杂质的结合剂向低杂质，甚至无杂质的结合剂方向发展，即向高纯度方向发展。

(三) 作业性能由难触变→易触变→无触变易流动方向发展，从流变学观点来说，即从塑性→弹性→粘性→塑性→弹性→粘塑性方向发展。

(四) 调和用水量由高水分→低水分→无水分发展，实际上是由低密度向高密度发展。这样使得新材料、新品种出现，从而适用于更苛刻的使用条件，扩大使用范围。

在上述技术发展趋势的推动下，不定形耐火材料发生了更新换代的变化，出现了不少高技术新型不定形耐火材料。

浇注料的发展除纯技术方面外还有如下趋势：即不断提高浇注料综合性能（优良的性价比），开发碱性等低水泥系列浇注料新品种，解决应用技术中的难题进一步扩大浇注料的应用范围，与其它品种耐火浇注料综合筑炉，尽可能提高窑炉的使用寿命，降低筑炉成本和获得更大经济效益。

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