【正文】 耐 火 材 料 生 產(chǎn) 技術(shù) 無機(jī)非金屬材料教研室 洛陽理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系 耐火材料可用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料以及工業(yè)用的高溫容器和部件，能承受在其中進(jìn)行的各種物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、機(jī)械熱加工、石油化工、動(dòng)力和國防工業(yè)等高溫工業(yè)所必須的重要基礎(chǔ)材料。 本課程介紹常用耐火材料的基本性能，應(yīng)用范圍以及易懂的生產(chǎn)工藝與原料知識(shí)。 這門課程是從事耐火材料生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和貿(mào)易的人員的必修之課，其重要性不言而喻。 緒 論 一、耐火材料的定義 傳統(tǒng)的定義 ：耐火度不小于 1580℃ 的無機(jī)非金屬材料； ISO的定義 ：耐火度不小于 1500℃ 的非金屬材料及制 品； （耐火度 指材料在高溫?zé)o荷重條件下，不熔融軟化的性能 ) 耐火材料大部分是以 天然礦石為原料 制成，但目前采用某些 工業(yè)原料和人工合成原料 制造的耐火材料也日益增多。 二、耐火材料的分類 耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對耐火材料進(jìn)行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。耐火材料的分類方法很多，其中主要有 化學(xué)屬性分類法、化學(xué)礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形態(tài)分類法 等多種方法。 根據(jù)耐火度的高低分： 普通 耐火材料： 1580℃ ～ 1770℃ 高級 耐火材料： 1770℃ ～ 2022℃ 特級 耐火材料： 2022℃ 標(biāo)準(zhǔn)型 ： 230mm 113mm 65mm； 不多于 4個(gè)量尺，（尺寸比） Max:Min4:1； 異 型 ：不多于 2個(gè)凹角，（尺寸比） Max:Min6:1； 或有一個(gè) 50～ 70176。 的銳角； 特異型 ：（尺寸比） Max:Min8:1； 或不多于 4個(gè)凹角；或有一個(gè) 30～ 50176。 的銳角； 特殊制品 ：坩堝、器皿、管等。 依據(jù)制品形狀及尺寸的不同分： 磚制品 ：燒成磚、不燒磚； 散狀制品 ：不定形耐火材料； 從制品外觀來分： 按化學(xué)屬性分類對于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì) ， 判斷耐火材料在實(shí)際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用情況具有重要意義 。 耐火材料按化學(xué)屬性大致可分為 酸性耐火材料、中性耐火材料、堿性耐火材料 。 4. 按制品化學(xué)屬性分類： 耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往伴隨著熔渣（液態(tài)）及氣體等 化學(xué)侵蝕 。為了保證耐火材料在使用中有足夠的抵抗侵蝕介質(zhì)侵蝕能力， 選用的耐火材料的化學(xué)屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相同或接近。 （ 1） 酸性耐火材料 通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量 二氧化硅 的耐火材料 。 硅質(zhì) 耐火材料中游離二氧化硅含量很高 (大于 94%)， 是酸性最強(qiáng)的耐火材料； 粘土質(zhì) 耐火材料中游離二氧化硅含量較少 ， 是弱酸性的； 半硅質(zhì) 耐火材料居于期間 。 也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的 ， 因?yàn)榇祟惒牧现泻休^高的 SiO2或在高溫狀態(tài)下能形成 SiO2。 （ 2） 中性耐火材料 中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指 碳質(zhì) 耐火材料 。 但通常也將以三價(jià)氧化物為主體的 高鋁質(zhì) 、 剛玉質(zhì) 、 鋯剛玉質(zhì) 、 鉻質(zhì) 耐火材料歸入中性耐火材料 （ 兩性氧化物如Al2O Cr2O3等 ） 。 此類耐火材料在高溫狀況下對酸 、 堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性 ， 尤其對弱酸 、 弱堿的侵蝕具有較好的抵抗能力 。 （ 3） 堿性耐火材料 一般是指以 MgO、 CaO或以 MgOCaO為主要成分的耐火材料（鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、白云石質(zhì)耐火制品及其不定形材料）。 這類耐火材料的耐火度都比較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。 5. 按化學(xué)礦物組成分類： 此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見的分類法，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。 （ 1） 硅質(zhì)耐火材料 含 SiO2在 90%以上的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料 ，主要包括 硅磚及熔融石英制品 。 硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其 SiO2含量一般不低于 93%，主要礦物組成為磷石英和方石英 。 （ 2） 鎂質(zhì)耐火材料 鎂質(zhì)耐火材料是指以鎂砂為主要原料 ， 以方鎂石為主晶相 ， MgO含量大于 80%的堿性耐火材料 。 鎂質(zhì) 制品： MgO含量 ≥87%， 主要礦物為方鎂石； 鎂鋁質(zhì) 制品：含 MgO 75%， Al2O3含量一般為 78%，主要礦物成分為方鎂石和鎂鋁尖晶石 （ MgAl2O4） ； 鎂鉻質(zhì) 制品：含 MgO60% ， Cr2O3含量一般在 20%以下 ， 主要礦物成分為方鎂石和鉻尖晶石 。 鎂橄欖石質(zhì)及鎂硅質(zhì) 制品：此種鎂質(zhì)材料中除含有主成分 MgO外 ， 第二化學(xué)成分為 SiO2。 鎂橄欖石磚比鎂硅磚含有更多的 SiO2， 前者的主要礦物成分為鎂橄欖石 ， 其次為方鎂石；后者的主要礦物為方鎂石 ，其次鎂橄欖石 ； 鎂鈣質(zhì) 制品：此種鎂質(zhì)材料中含有一定量的 CaO,主要礦物成分除方鎂石外還含有一定量的硅酸二鈣（ 2 CaO?SiO2） 。 （ 3） 白云石質(zhì)耐火材料 以天然白云石為主要原料生產(chǎn)的堿性耐火材料稱為白云石質(zhì)耐火材料。 主要化學(xué)成分為： 3042%的 MgO和 4060%的 CaO，二者之和一般應(yīng)大于 90%。 主要礦物成分為： 方鎂石 和 方鈣石 （氧化鈣）。 （ 4） 碳復(fù)合耐火材料 碳復(fù)合耐火材料是指以不同形態(tài)的 碳素材料 與相應(yīng)的 耐火氧化物 復(fù)合生產(chǎn)的耐火材料。 （ 5） 含鋯耐火材料 含鋯耐火材料是指以 氧化鋯 （ ZrO2） 、 鋯英石 等 含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料 。 含鋯耐火材料制品通常包括 鋯英石制品 、 鋯莫來石制品 、 鋯剛玉制品 等 。 （ 6） 特種耐火材料 特種耐火材料又可分為如下品種： 碳質(zhì)制品 ：包括碳磚和石墨制品； 純氧化物制品 ：包括氧化鋁制品 、 氧化鋯制品 、 氧化鈣制品等； 非氧化物制品 ：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化鋯、硼化鈦、塞倫 (Sialon）、阿倫 (Alon)制品等； 按生產(chǎn)工藝可分為： 燒成制品 、 熔鑄制品 和 不燒制品 ； 6. 其他分類方法 5000年前出現(xiàn)了陶器； 2022年前有了瓷器； 后來，天然的原料開始使用，如硅線石磚； 1637年，石墨粘土坩鍋投入使用。 我國， 解放前 僅有少量的耐火材料工廠，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量較低，嚴(yán)重依賴進(jìn)口； 三、耐火材料的發(fā)展 歷史悠久 四 .中國耐火材料工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 1） 計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代 －中國耐火材料由 33家重點(diǎn)企業(yè)扶持； 2） 改革開放以后 ，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料行業(yè)快速發(fā)展起來； 2022年統(tǒng)計(jì)，全國 有 1136家耐火材料生產(chǎn)企業(yè) 2022年統(tǒng)計(jì)，全國 有 1359家耐火材料生產(chǎn)企業(yè) 2022年統(tǒng)計(jì)，全國 有 1505家耐火材料生產(chǎn)企業(yè) 中國耐火材料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)010203040501980 1985 1990 1995 2022 2022 2022 2022 2022年 份產(chǎn)量（百萬噸） 連鑄比 的提高和冶煉技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致 噸鋼耐火材料消耗（ x公斤耐火材料 /噸鋼） 下降；另一方面，鋼產(chǎn)量增加；使得 2022年以后中國耐火材料產(chǎn)量呈上升趨勢。 2022年、 2022年和 2022年，中國粗鋼產(chǎn)量分別為： 、 ； 2022年在 左右。 ?鋼鐵工業(yè)的競爭日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大的成本壓力； ?潔凈鋼的生產(chǎn)對耐火材料提出了更高的要求，除了要求長壽以外，還要求對鋼水無污染； ?中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強(qiáng)。不能僅僅作為一個(gè)加工基地； ?應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。如：礦山的管理、耐火材料的回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用。 3）存在的問題和今后的發(fā)展 ? 定義和概念； ? 不同耐火材料制品的組成、性能和相關(guān)檢測方法； ? 不同品種的耐火材料生產(chǎn)的工藝要點(diǎn)和流程； ? 相關(guān)的物理化學(xué)原理； ? 耐火材料損毀機(jī)理及提高耐火材料質(zhì)量的途徑； 學(xué)習(xí)這門課程要了解和掌握的一些內(nèi)容： 這門課程要求嚴(yán)格喲！ 平時(shí)成績 20％ 出勤、作業(yè)、測試 期末考試成績 80％ 第一章 耐火材料的組成與性質(zhì)