耐火材料工艺学不定形耐火材料
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。
粘土质耐火材料的原料软质粘土生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。
苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。
硬质粘土通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。
结合剂水和纸浆废液粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。
如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。
铝矾土的加热变化a. 分解阶段（400~1200℃）b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃）二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。
• 高铝质耐材的应用• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。
例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。
• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良，因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。
在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。
• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
刚玉耐材的原料氧化铝所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获得且较为便宜的氧化物。
不定形耐火材料
2、喷涂料的湿法喷涂技术 喷涂料广泛采用的是半干法的施工方法进行喷涂，施工时由于材料中不预先混
入水或仅混入少量的水，导致在施工现场产生极大的粉尘，这种生产性粉尘不但严 重地影响了环境，而且对人体的健康造成伤害。湿法喷涂施工方法，首先是先在干 粉中添加水分至材料完全混练均匀，然后用压力泵把混炼好的材料送入软管中，最 后材料在喷枪中和添加的急结剂一起喷涂到施工体上。由于湿法喷涂料的材料是经 过加水后充分搅拌的，所以施工环境条件优良，不产生粉尘，并且材料的附着性能 好，反弹率低。均匀添加微量聚凝剂可得到与致密浇注料相同低气孔率的均匀组织。
3、可塑料施工时应注意问题 （1）可塑料与锚固砖需紧密结合; （2）由于用气锤捣打后的可塑料表面光滑，不利于可塑料块与块之间的结合， 因此当第一层材料锤实后，需将其表面用刮板削毛，以使结合面粗糙，然后再放 上第二层材料，用同样的方法锤实; （3）按照设计要求切膨胀缝; （4） 在施工后的可塑料上扎透气孔; （5）可塑料施工结束后的养护期间，应避免可塑料衬体与水接触; （6） 烘炉之前要尽早拆模使砌体自然干燥。烘炉结束后对出现有较大裂纹的地 方应填塞耐火纤维，以防止窜火现象的发生。
2、浇注料的高温施工技术 浇注料在气温偏高( 30～50 ℃ ) 或者窑炉停炉检修期间炉内温度过高的情况
下进行施工时，温度偏高同样会影响铝酸盐水泥正常的水化反应，造成浇注料硬 化过快，导致浇注料还未及时施工就已经无法流动，影响了浇注料的正常施工。 因此，当浇注料在高温施工时，必须在浇注料中添加适当的缓凝剂来缓解浇注料 的硬化过快。
防冻型可塑料与普通可塑料经过相同时间冷冻处理后，普通可塑料发生冻结，而研制 的防冻型可塑料未发生冻结现象，且材料的可塑性指数几乎没有发生明显变化( 如表所示) ， 这就确保了可塑料能够在冬季正常施工。此外，在强度方面上，防冻型可塑料的常温抗折 强度和耐压强度与正常可塑料的相比，均未降低。
不定型耐火材料
不定形耐火材料(unshaped refractories)由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料。
不定形耐火材料的耐火度应不低于1500℃，有些隔热不定形耐火材料的耐火度允许低于1500℃。
这类材料无固定的外形，呈松散状、浆状或泥膏状，因而也称为散状耐火材料，也可以制成预制块使用或构成无接缝的整体构筑物，也称为整体耐火材料。
不定形耐火材料具有工艺简单，生产周期短、节约能源、使用时整体性好、适应性强、便于机械化施工等特点。
简史不定形耐火材料是以耐火浇注料为基础而拓展的。
早在1918年法国已开始销售铝酸盐水泥，一般认为在1925年欧美国家才以铝酸盐水泥作为耐火浇注料的结合剂，在第二次世界大战时期，美国用耐火浇注料和耐火可塑料作为锅炉和石油设备内衬。
日本在1955年开始生产不定形耐火材料。
到1960年美、日、联邦德国不定形耐火材料分别占耐火材料产量的12.6％、1.6％和1.6％。
1966～1975年不定形耐火材料在工业发达国家实现了品种系列化，质量稳步提高、产量显著增长，1980年以前，美、日、联邦德国的不定形耐火材料产量已分别提高至37.1％、31.7％和36.8％，大致占耐火材料产量的三分之一或稍多一些。
20世纪80年代以后，工业发达国家耐火材料产量逐步有所下降，而不定形耐火材料产量并无太大变化，因而不定形耐火材料产量比率相应提高，如以日本为例：1976～1985年耐火材料产量从270万t左右降至200万t左右，而其中不定形耐火材料始终维持在90万t左右，其比率从34％提高到44％。
美国不定形耐火材料的比率已达到50％，西欧共同体为35％。
到90年代初，不定形耐火材料的产量已接近烧成耐火制品的产量，在耐火材料行业促成了巨大的变化，这也说明了不定形耐火材料的迅速发展。
中国的不定形耐火材料发展史要追溯至古代的原，始制陶时代和青铜器时代，当时所用的焙烧陶器的窑和冶炼青铜的炉(或坩埚)就是用可塑性的耐火粘土塑造或捣制而成的，这可以说就是原始的不定形耐火材料。
不定形耐火材料分类及应用
不定形耐火材料分类及应用不定形耐火材料是指那些在高温下能够保持稳定性能且具有较好耐火性能的材料。
不同种类的不定形耐火材料具有不同的化学成分和结构，因此在应用上也有所差异。
下面将对不定形耐火材料的分类和应用进行详细介绍。
一、不定形耐火材料的分类：1. 火炬型耐火材料：主要由氧化铝、三氧化二铝、高铝水泥等主要原料制成。
具有较高的耐火性能和耐热震性能，广泛应用于各种型号的工业窑炉、热处理炉、转炉、电炉等高温设备。
2. 隔热型耐火材料：主要由氧化铝、石墨、高铝水泥等主要原料制成。
具有较好的保温性能和耐高温性能，广泛应用于工业窑炉的保温层、隔热层、烟道、热处理工艺中的保温设备等。
3. 耐化学侵蚀型耐火材料：主要由碳化硅、氮化硅、碳化硅质、碳化硅质等主要原料制成。
具有耐酸碱腐蚀、耐氧化性能好、抗渗透性能强等特点，广泛应用于化工装置、冶金设备、炼油装置等耐腐蚀场合。
4. 耐磨性耐火材料：主要由氧化铝、碳化硅、铝酸盐等主要原料制成。
具有耐磨性、耐热震性和抗冲击性好等特点，广泛应用于冶金、建材、造纸、玻璃等行业中的磨料和耐磨设备。
5. 耐高温隔热型耐火材料：主要由氧化铝、石墨、氮化硅等主要原料制成。
具有较好的抗温性能和隔热性能，广泛应用于高温熔融金属的冶炼、有色金属冶炼等工业领域。
二、不定形耐火材料的应用：1. 铁矿冶炼行业：在高炉、电炉、转炉等炼铁设备中使用火炬型耐火材料和隔热型耐火材料，能够有效地抵御高温和热震的侵蚀，确保设备的正常运行。
2. 石油化工行业：在石化装置、化工设备、炼油装置等场合中使用耐化学侵蚀型耐火材料，能够有效地抵御酸碱等腐蚀介质的侵蚀，延长设备的使用寿命。
3. 冶金行业：在冶金设备、耐磨设备等场合中使用耐磨性耐火材料，能够有效地提高设备的使用寿命和耐磨性能，减少设备的维护和更换次数。
4. 建材行业：在建材生产设备、窑炉等场合中使用隔热型耐火材料，能够提高设备的保温性能，降低能耗，提高生产效率。
耐火材料试题及答案
武汉理工大学 2007耐材A 标答一、填空题 （20分，每题2分）1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、 力 学性能、 热 学性能、和高温使用性能。
2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越 小 ；晶体结构愈简单，热导率越 大 。
3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成 二液区 ，并且系统形成液相的温度 低或不大 于1470℃。
4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料 大 。
5、“三石”指蓝晶石、 红柱石 、硅线石，其中体积膨胀居中的是 硅线石 。
6、赛隆（Sialon ）是指 Si 3N 4 与 Al 2O 3 在高温下形成的一类固溶体。
7、连铸系统的“三大件”，通常指 整体塞棒 、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为 Al 2O 3 、SiC 、C 、SiO 2等。
8、高温陶瓷涂层的施涂方法主要有 烧结法或火焰喷涂 、 等离子喷涂 、低温烘烤补强法和气相沉积法等。
9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、 热硬性 结合剂、 气硬性 结合剂和火硬性结合剂。
10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为 原料纯度或细度、外加剂、 烧成温度 。
二、选择题（10分，每题5分）1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征 1个0.83分①方镁石；②CaO ；③K 2O,Na 2O ；④刚玉；⑤Al 2O 3；⑥鳞石英。
2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序： ③ ＞ ① ＞ ② ，在 ⑤ 条件下更是如此。
1个1.25分 ①理论白云石；②高钙白云石；③富镁白云石；④氧化；⑤还原。
三、判断简答题（28分，每题7分）1、耐火度愈高砖愈好。
答：错。
(2.5分)耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。
而耐火材料在使用过程中不可能无荷重，因此，耐火度只能作为一个相对指标。
(4.5分)2、水泥因含有一定数量CaO，所以，为提高高温性能，浇注料应该采用超低水泥或无水泥结合。
耐火材料工艺学(PPT 39页)
（4） “碳”与“炭”的区别
002
004
101
三维结构
“碳”是一种元素，符号为C。 “炭” 是碳，且以无定形碳为主
100
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006
112 110
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的人造物质(artifact, non-natural )。 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
炭的化学成分主要是碳，且其中
Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C
高炉出铁口用
Al2O3-SiC-C炮泥 Al2O3-SiC-C铁沟浇注料
高炉出铁口组成 渣沟
主沟
沟盖 出铁口
铁沟 摆动流槽
Al2O3-SiC-C质炮泥 高炉出铁口
Ironmaking——torpedo ladle（鱼雷罐）
炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)
与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小
抗渣性与热震稳定性差
铁水的预处理 顶吹、顶底复吹、超高功率电炉 炉外精炼、连铸比的不断提高。 要求耐火材料使用寿命(service life)要高。
新的冶炼技术的需要
上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争 石油危机
重油紧缺----如何节能降耗？ 能源危机的需要
➢ 考虑材料的致密度。满足前述条件下，尽量选择体积 密度小的材料，以减少蓄热增强体温。
➢ 在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性。 耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上， 考虑其经济要求，尽量使生产成本最低。
4.1 碳复合耐火材料发展概况(背景、历程和地位) （1）背景
传氧统化耐物火为材主料：MgO、Al2O3 、MA、A3S2…… 特点：离子晶体、熔点高、储量丰富
不定型耐火材料检测方法
不定型耐火材料检测方法1.物理性能测试：物理性能测试可以评估不定型耐火材料的力学性能、热性能和物理结构。
常用的物理性能测试包括压缩强度测试、弯曲强度测试、热膨胀系数测试、断裂韧性测试等。
2.热稳定性测试：热稳定性是评定不定型耐火材料在高温下保持稳定性能的重要指标。
可以通过热重分析（TGA）和差热分析（DSC）来测试不定型耐火材料在高温条件下的质量损失和热反应。
3.密度测试：密度是不定型耐火材料的重要物理参数之一，可以通过试样的尺寸和重量来计算密度。
密度测试可以经验性地评估材料的结构和成分。
4.扫描电子显微镜（SEM）分析：SEM分析可以获取不定型耐火材料的表面形貌和微观结构。
通过SEM分析，可以观察材料的晶粒尺寸、形状和分布情况，评估材料的致密性和断裂性能。
5.X射线衍射（XRD）分析：XRD分析可以确定不定型耐火材料的晶体结构和晶相组成。
通过测量材料的X射线衍射图谱，可以识别材料的晶相种类、晶格常数和结构特征。
6.热导率测试：热导率是不定型耐火材料在高温条件下传导热量的能力指标。
可以通过热导率仪器对不定型耐火材料进行热导率测试，以评估材料的导热性能。
7.可燃性测试：不定型耐火材料通常需要具有一定的阻燃性能，以保证在高温下不燃烧或燃烧速度较慢。
可燃性测试可以评估不定型耐火材料的阻燃性能。
此外，一些仪器和设备可以用于不定型耐火材料的工艺检测，如压实仪器、摇床和模压机等，以评估材料的加工性能和成型工艺。
这些不定型耐火材料的检测方法有助于确保产品质量和性能，并为相关行业的应用提供技术支持。
耐火材料工艺学试题-(2006)[1]
![耐火材料工艺学试题-(2006)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5a26a2dfad51f01dc281f142.png)
2003级《耐火材料工艺学》试题考生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿考生注意：第一题“填空”和第二题“判断题”的答案，请直接写在卷面上。
一、填空（每题2分）1 耐火材料是指＿＿＿＿＿＿不低于＿＿＿＿的无机非金属材料，其性能主要取决于＿＿＿＿组成和＿＿＿＿组成；2显气孔率是指制品中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的比值；3耐火材料的热膨胀、热导率是指其＿＿学方面的物理性质，一般情况下，晶体结构对称性愈强，热膨胀率愈＿＿，晶体结构愈复杂，热导率愈＿＿；4 为了使硅砖中大量形成鳞石英，通常采用的矿化剂有＿＿＿＿、＿＿＿＿。
5硅酸铝质耐火材料是以＿＿和＿＿为基本化学组成的耐火材料，我国高铝矾土原料的主要矿物组成是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿，其中＿＿等矾土熟料比＿＿等矾土熟料难烧结；6天然产的无水硅酸铝原料“三石”是指＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿，其加热膨胀效应最大的：＿＿＿＿＿＿；7镁碳砖的主要原料是＿＿＿＿和＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿结合剂，铝碳质制品主要应用于连铸系统的“三大件”，也即＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿；8 主晶相是指决定耐火材料性质的主要矿相，直接结合指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的结合，陶瓷结合指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的结合，镁砖的主晶相是＿＿＿＿＿＿，镁铝砖（Al2O35-10%）的主晶相是＿＿＿＿＿＿；9 不定形耐火材料通常是指原料经混合后不需机压＿＿＿＿和高温＿＿＿＿的散状料和预制块。
根据美国材料测试标准，普通水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，低水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，超低水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，无水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%；10白云石耐火材料按化学组成分有高钙白云石、＿＿＿＿白云石和富镁白云石之分，它们抵抗富硅渣侵蚀能力的顺序：＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿，抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿，并且，还原气氛下抵抗富铁渣侵蚀能力＿＿于氧化气氛下。
锅炉耐火材料
锅炉耐火材料锅炉耐火材料1 术语1．1 锅炉炉墙锅炉本体的烬烧室和各部烟道，采用各种结构的围墙与外界隔开，这些围墙统称为锅炉炉墙。
1．2 炉墙材料炉墙材料是指构成炉墙的耐火材料、保温(隔热)材料、密封材料及填充材料的统称。
1．3 耐火材料耐火材料是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料，它包括天然矿石及按照使用目的要求，经过一定工艺制成的制品和各种散状物料。
1．4 定型耐火材料shaped refractory定型耐火材料是将耐火骨料和粉料与结合剂或添加剂共同组成混合料，并借助外力和模具加工成具有一定形状、尺寸及强度的坯体，再经高温烧结成型的制品。
1．5 不定形耐火材料不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料与结合剂或另掺外加剂共同组成的混合料.不经成型和烧结而直接使用或加适当的液体调配后使用，并可形成任何形状的材料。
1．6 耐火浇注料耐火浇汪料是由耐火物料制成的粒状和粉状料，加人一定比例的结合剂和水调配而成，具有很好的流动性，是以浇注方式成型的材料。
1．7 耐火捣打料耐火捣打料是由耐火物料制成的粒状和粉状料，加入一定比例的结合剂及外加剂调配而成。
是以机械或人1捣扫方式成型的材料。
1．8 耐火可塑料耐火可塑料是由耐火物料制成的粒状和粉状料，加人一定比例的可塑性茹土和化学复合结合剂等调配而成，呈泥膏状或干混料，并在使用中具有良好的可塑性，是以捣打或压挤方式成型的材料1．9 耐火泥耐火泥是由一定粒度配比的耐火粉状料和结合剂，以及外加剂组成的，用水或相应液体调配成浆体，是定型耐火制品的接缝材料。
2 锅炉炉墙材料的基本规定2.1 各种耐火材料的技木质量管理要求和检验项目，应按DL/T5047的有关规定进行。
2.2 关于炉墙保温材料的选择，应按DL/T 776进行。
2 .3 对不同品种的定型耐火制品，必须采用与制品理化性能相应的耐火泥砌筑2 .4 不定形耐火材料的强度标号，应以烘干耐压强度为量度2 .5 用各种水泥作为结合剂的耐火浇注料，其高温残余强度应符合本标准技木条件的规定。
不定形耐火材料
不定形耐火材料不定形耐火材料是一种具有耐高温性能的重要材料，广泛应用于各个行业中，尤其是在冶金、建筑、化工等领域中扮演着重要角色。
在之前的文章中，我们已经介绍了不定形耐火材料的定义、性能特点以及应用领域，今天我们将继续探讨不定形耐火材料的种类和制备方法。
不定形耐火材料的种类较多，常见的有石墨、氧化铝、蛭石、硅酸盐等。
这些材料都具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下保持稳定的物理和化学性质。
其中，石墨是由石墨矿石经过研磨、筛分、混合等工艺制成的，具有高度的导热性和耐高温性能。
氧化铝在高温下具有较高的热导率和耐腐蚀性能，常用于制备耐火砖、耐火浇注料等。
蛭石是一种天然的稀土矿石，具有优良的隔热性能和化学稳定性，广泛应用于冶金和化工行业。
硅酸盐是一种常见的不定形耐火材料，含有硅酸铝等成分，具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性能。
不定形耐火材料的制备方法主要有干法制备和湿法制备两种。
干法制备是将原料通过破碎，混合，过筛等步骤得到粉状原料，然后再通过压制、烘烤等工艺制成成型件。
湿法制备是将原料与水或其他溶剂混合成浆料，然后通过注浆、浇注等工艺制备成型件。
这两种制备方法各有优缺点，根据具体情况可以选择合适的方法。
不定形耐火材料的制备过程中需要注意一些关键技术。
首先是原料的选择和配比，不同的材料配比不同，合理的配比可以提高材料的性能和稳定性。
其次是研磨和混合工艺，研磨过程中要控制研磨时间和研磨介质，使得粉状原料具有一定的粒度和分布。
混合过程中要保证原料的均匀性和稳定性，避免出现混料不均匀的情况。
最后是成型和烘烤工艺，成型过程中要控制压制力和速度，使得成型件具有一定的强度和密度。
烘烤过程中要控制升温和降温速度，避免因温度过高或过快引起结构破裂等问题。
总之，不定形耐火材料是一种具有耐高温性能的重要材料，在各个行业起着重要的作用。
不同的不定形耐火材料有不同的性能特点和应用领域，对于不同的应用需求，可以选择适合的材料。
制备不定形耐火材料需要注意原料的选择与配比、研磨与混合工艺、成型与烘烤工艺等关键技术，合理的制备工艺可以提高材料的质量和性能。
耐火材料9
第九章不定型耐火材料9．1 不定型耐火材料概述定义：不定型耐火材料是由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用，是一种不经煅烧的新型耐火材料，其耐火度不低于1580摄氏度。
分类：不定型耐火材料种类繁多。
按工艺特性分类：浇注料，可塑料，捣打料，喷射料，投射料，火泥，涂抹料。
按原料材质分类：硅质，粘土质，高铝质，镁质，白云石质，铬质，含铬质等。
按结合剂品种分类：水玻璃结合，铝酸盐水泥结合，硅酸盐结合，焦油沥青结合，酚醛树脂结合等。
按施工方法和材料性质，不定形耐火材料可分为浇灌料、可塑料、捣打料、喷补料、投射料和涂料等。
矿物组成：其化学矿物组成取决于所用的颗粒料，粉状耐火材料，并与结合剂的品种及数量有关。
其制品的密度与组成材料及配比相关，与施工相关。
不定型耐火材料主要优点： 195页 1段9.2 不定型耐火材料的结合剂和外加剂9.2.1 有机结合剂要求：结合剂具备较好的粘结性能；高温性能；较好的流动性；浸润性；分散度；凝结硬化性质。
同时具备硬化时的体积稳定性，硬化后的耐火性及其他高温性能。
把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。
用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。
分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。
1. 水溶性结合剂按化学性质分有机和无机结合剂：产生粘着结合的结合剂多数为有机结合剂，其中有的为暂时性结合剂，即在常温下或低温下起结合作用，经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素、环氧树脂、纸浆废液等；水溶性结合剂——糊精、粉状羧甲基纤维素、粉状及液状木质素磺酸类材料、聚乙烯乙醇粉状晶体等。
这是一类大分子结构的有机物，存在极性基，吸附水分子形成水化膜，这类结合剂一般不与耐火材料产生化学反应，具有保水性，施工方便，所用量占5%，以后的干燥过程中，收缩小，加热易分解，挥发，不产生对高温性能影响的残留物。
不定形耐火材料 标准
不定形耐火材料 标准
不定形耐火材料是指由具有一定粒度级配的耐火骨料和粉料、结合剂和外加剂组成的不经烧成即可直接使用的耐火材料。
具有生产工艺简单、生产周期短、节约能源、使用时整体性好、适应性强、便于机械化施工等特点。
不定形耐火材料的国家标准主要包括以下几个方面：
1. 分类：按照材质、用途、施工方法等进行分类。
2. 技术要求：包括化学成分、物理性能、施工性能等方面的要求。
3. 试验方法：包括取样、制样、试验设备、试验程序等方面的规定。
4. 检验规则：包括检验项目、检验频率、检验结果的判定等方面的规定。
5. 标志、包装、运输和贮存：包括产品标志、包装要求、运输和贮存注意事项等方面的规定。
这些标准的制定旨在保证不定形耐火材料的质量和使用安全，促进不定形耐火材料的推广和应用。
耐火材料
镁铝砖（高方镁石——镁铝尖晶石砖） 主要理化指标
镁铝尖晶石砖
■ 原料及工艺：镁铝尖晶石砖采用高纯 度镁砂和合成的镁铝尖晶石砂为主要原料， 主晶相为方镁石和尖晶石。 ■ 特性：高温性能好，热震稳定性高， 抗渣性能强。 ■ 应用：使用于水泥回转窑、玻璃窑格 子体、石灰窑及耐火材料窑炉中温度变化大 的部位等。
高铝砖理化指标
低蠕变高铝砖
低蠕变高铝砖：采用高温煅特级矾土、 添加蠕变率小的高温材料，经高压成型和高 温烧成。具有强度高、蠕变率低、使用温度 高等特点。广泛应用于高温炉、热风炉膛内 衬、格子砖等部位。
低蠕变高铝砖理化指标
镁质砖
镁质砖
■ 原料及工艺： 氧化镁含量在90%以上、以 方镁石为主晶相的碱性耐火材料。 一般可分为烧结镁砖（又称烧成镁砖）和化学 结合镁砖（又称不烧镁砖）两大类。纯度和烧成温 度高的镁砖，由于方镁石晶粒直接接触，称为直接 结合镁砖；用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再 结合镁砖。 烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经粉碎、配料、 混练、成型后，在1550～1600℃的高温下烧成， 高纯制品的烧成温度在1750℃以上。不浇镁砖是在 镁砂中加入适当的化学结合剂，经混炼、成型、干 燥而制成。
粘土砖
粘土砖
粘土砖是指Al2O3含量为30%~40%硅酸铝材料 的粘土质制品。粘土砖是用50%的软质粘土和50% 硬质粘土熟料，按一定的粒度要求进行配料，经成 型、干燥后，在1300~1400℃的高温下烧成。粘土 砖的矿物组成主要是高岭石（Al2O3· 2SiO2· 2H2O） 和6%~7%的杂质（钾、钠、钙、钛、铁的氧化物）。 粘土砖的烧成过程，主要是高岭石不断失水分解生 成莫来石（3Al2O3· 2SiO2）结晶的过程。粘土砖中 的SiO2和Al2O3在烧成过程中与杂质形成共晶低熔点 的硅酸盐，包围在莫来石结晶周围。 粘土砖属于弱酸性耐火制品，能抵抗酸性熔渣 和酸性气体的侵蚀，对碱性物质的抵抗能力稍差。 粘土砖的热性能好，耐急冷急热。
耐火材料工艺学讲义
陶瓷结合
直接结合
1.3耐火材料的常温物理性质
⑴气孔率
耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中 的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、封闭气孔。
气孔产生的原因：
1）原料中的气孔（原料没有烧好）； 2）制品成型时，颗粒间的气孔；
2002年、2004年和2006年，中国粗钢产量分别为：1.8、 2.8和4.1亿吨；2007年在4.9亿吨左右。
另外，水泥工业的快速发展，也带动了耐火材料用量的大 幅度增加。
2003年突破7亿吨，2006年，12.2亿吨，2007年突破13.5亿吨
1994～2004年钢产量与耐火材料单耗
钢产量 吨钢耐材消 耐火材料 镁质材料比 吨钢镁质耐 镁质耐材
0.87
143.6
0.85
147.1
0.83
149.4
0.80
156.0
0.79
158.0
中国耐火材料的发展历程
手工制品— 普通耐火材料制品— “三高”耐火材料制品— 不定形耐 火材料，碳复合耐火材料— 功能化耐火材料
存在的问题和今后的发展
钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本压力； 洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还
年份 （亿t） 耗（kg/t） 用量（万t） 例（%）
材消耗 用量（万t）
（Kg/t）
1994 7.25
21.60
1566.2
25.0
5.40
391.6
1995 7.52
20.90
1572.3
25.5
5.33
400.9
1996 7.50
20.20
2008耐材A-参考答案
5）投补料或投射料：颗粒料+细粉+结合剂+其它外加剂，加水混合，投射到需要修补的部位，经烘烤或在线温度烘烤，产生一定强度。如转炉大面修补料。投射。
6）耐火泥：以细粉为主，添加结合剂等，加水混合，填充在砖缝之间，经烘烤将砖粘接在一起。如铝镁火泥。泥膏状。
材质
主晶相
主要使用部位
致密硅砖
4
7
硅线石质低蠕变砖
3
8
直接结合镁铬砖
5
9
A镁质干式料
1
6
①方镁石；②刚玉；③莫来石；④鳞石英；⑤方镁石、尖晶石；
⑥中间包；⑦焦炉；⑧热风炉；⑨有色冶炼炉；⑩鱼雷车和混铁炉。
2、白云石质耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：3＞1＞2，并且，气氛影响很大，5气氛优于4气氛。
2）矿物组成
—莫来石比例越高，针状、棒状、柱状莫来石发育越好，荷重软化点越高。一般电熔莫来石砖荷重软化点比烧结莫来石砖高；
—玻璃相Al2O3/SiO2比接近莫来石、粘度大、表面张力大，荷重软化点高；
—莫来石与玻璃相之间无反应，玻璃相不易润湿莫来石，呈孤岛状，一般荷重软化点高；
—莫来石晶粒越大，晶界越少，荷重软化点越高。
—原料细度越细，混合程度越好，尖晶石生成越快，生成量越大。
—成型压力一定程度上也影响尖晶石反应扩散，也即反应速度和生成量。
—添加合适外加物，如MgCl2、AlF3等，有利于尖晶石的生成速度。
—烧成温度应适当提高，保温时间应适当延长。
3、含游离CaO耐火材料被认为是冶炼洁净钢具有良好发展前景的耐火材料。试说明其优势、存在问题和解决措施。
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CAH10和C2AH8为亚稳相，经过一段时间加热后， 会逐渐转化为稳定的C3AH6(立方晶，粒状晶体， 晶体间结合能力差)。
强度比较：CAH10 >C2AH8 >C3AH6
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二、水玻璃
水 玻 璃 是 由 正 硅 酸 钠 (2Na2O·SiO2) 、 偏 硅 酸 钠 (Na2O·SiO2) 、 二 硅 酸 钠 (Na2O·2SiO2) 和 胶 体 SiO2 组 成的胶体溶胶，一般化学式为Na2O·nSiO2·xH2O，模 数n＝SiO2/Na2O。其硬化有两种方式，干燥或加促 凝剂。
第九章 不定形耐火材料
一、定义：
由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同 组成的，不经成型和烧成而直接使用或加适当液体调配 后使用。也称散状耐火材料Bulk Refractories（无固定外 形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料 Monolithic Refractories（可制成无接缝的整体耐火材 料）。
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铝酸盐水泥耐火浇注料
结合剂
铝-50水泥 铝-60水泥
主要矿相 CA
熔点，℃ 1600
特点
水化较快
水化产物
浇注料使用 1400 温度， ℃
CA2,CA （次之） 1750 水化较慢
1500
铝-70水泥 烧结氧化 铝水泥
CA2
CA2,CA
（多）
1750
1750
水化较慢 水化较慢
C3AH6+AH3
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3、聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩 聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加 酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结 合强度。
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4、陶瓷结合：指低温烧结结合，即在散状耐火材 料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大 大降低液湘出现温度，促进低温下固－液反应而产 生低温烧结结合。
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2）20世纪60年代～70年代后期：开发出硫酸铝、 聚合氯化铝、磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、 粘土等，提高了不定形材料的高温使用性能；
3）20世纪80年代初至今：复合结合剂、超微粉及 高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥 和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用 水量大于10％，而高技术浇注料用水量在4％左右。
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干燥条件下：
Na2O·nSiO2＋2nH2O＋CO2→Na2CO3+nSi(OH)4 硅氧凝胶体产生强度。上述反应缓慢，生产中往往 加入促凝剂，促进硬化速度。
2[Na2O·nSiO2]+Na2SiF6+2(2n+1)H2O → 6NaF+(2n+1)Si(OH)4
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氟硅酸钠Na2SiF6为白色结晶粉末，在水溶液中 溶解度小，呈酸性，pH值为3，这是由于如下 反应造成的：
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2、按硬化条件分类
1 )水硬性结合剂 2)气硬性结合剂 3) 热硬性结合剂
h15Biblioteka 四、结合剂的结合方式 结合剂的结合方式大致可以分为五类
1、水合结合：借助于常温下，结合剂与水发 生反应生成水化产物而产生的结合。
2、化学结合：借助于结合剂与硬化剂或结合 剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或 加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化 合物而产生结合。
Na2SiF6＋4H2O 2NaF+4HF+ Si(OH)4 水玻璃水解时生成碱：
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缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀 能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困 难、现场须配备专用施工设备等。
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第一节 不定形耐火材料用结合剂
一、定义：胶结耐火骨料和粉料，并使不定形 耐火材料产生强度的材料。
耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接 结合。
不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒 间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑 物或制品具有一定的强度。
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三、不定形耐火材料的分类 1、按耐火骨料品质分类 2、按所用结合剂分类
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3、按施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最多） 耐火浇注料 耐火捣打料 耐火喷涂、喷补、涂抹料 耐火泥（浆） 耐火投射料
4、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）
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四、不定形耐火材料的主要特点
➢工厂占地面积小，投资少，能耗低； ➢生产过程简便，劳动强度低； ➢供货周期短； ➢适用性强，可制成任何形状的构筑物； ➢施工简便，直接使用或调配后使用； ➢使用方便，可进行在线或离线修补；
5、粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生 结合的。
1）物理吸附作用（范德华力）；
2）扩散作用
3）静电作用
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产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常 温下或低温下起结合作用、经中温和高温热处理后 会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液(木质 素磺酸盐)、糖蜜、阿拉伯树胶等。
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五、几类结合剂的凝结（硬化）机理 1、铝酸盐水泥 铝酸盐水泥的硬化机理，是指具有水硬性的铝酸钙 矿物与水发生化学反应而实现胶凝的过程。
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二、不定形耐火材料对结合剂的要求
➢良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度； ➢分散性能好，良好的润湿性，可与粒状和粉状物料表面 最大限度的接触，提高材料的致密性； ➢硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高； ➢无其它危害作用；
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三、结合剂的分类
1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；
无机结合剂： 1)硅酸盐类 2)铝酸盐类 3)磷酸盐类 4)硫酸盐类 5)氯化物类 6) 溶胶类
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3
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4
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二、不定形耐火材料的发展
不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是 关键。根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材 料的发展分为如下几个阶段：
1）1914年～20世纪60年代中期：硅酸盐水泥、 铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用， 与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；
1600
1800
电熔氧化 铝水泥 CA,C12A7
（少） 1450 速凝
1800
烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工 业氧化铝＋优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土 ＋石灰石制成）。
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CAH10和C2AH8都属于六方晶系，呈片状或针状，互 相交错，重叠搭配，可形成坚强的结晶联生体。氢氧 化铝凝胶γ－AH3填充于晶体的空隙内。同时，水化 产物结合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结 构，早期强度显著增长。