不定形耐火材料替代定型制品的工业应用

不定形耐火材料替代定型制品的工业应用

贾硕

中冶焦耐（大连）工程技术有限公司 辽宁    116023

摘要：本文将对不定形耐火材料特性及分类进行分析，并梳理其在工业领域中的具体应用。

关键词：不定形耐火材料；定型制品；工业应用

与定型制品相比，不定形耐火材料其自身在工业应用过程中的最大优势便在于工艺简单、节约能源、成本低廉、便于机械化施工等方面。其在工业热工设备上使用效果也同样具有更好的耐火性。每一种不定形耐火材料的施工成型方法与用途都各不相同。但这些不定形耐火材料在工业应用中的目的却都是相同的。当定型制品无法满足工业要求时，便要将不定形耐火材料作为最主要的施工材料。

一、不定形耐火材料特性

“不定形耐火材料”又称散状耐火材料，其材料在制作过程中主要由粒度级配耐火骨粉料、结合剂、外加剂混合而成。由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不定形耐火材料其外观具有着极为明显的“无固定”特点，因此可被制作成浆状、泥膏状和松散状，从而再将其细分为“硅质耐火材料、黏土质耐火材料、高铝质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质耐火材料、铬质耐火材料”等等[1]。上述这些不定形耐火材料均可构成无接缝的整体构筑物，从而使耐火材料的砖体形状向大形化、异形化和整体化结构发展。

二、不定形耐火材料替代定型制品的工业应用

（一）不定形耐火材料在高炉制造中的应用

不定形耐火材料在高炉上的应用通常分别为ASC质；SiC-C质；Al2O3-C质；Al2-O3质等类型。这4种不定形耐火材料自身也有着不同的特点与应用部分。ASC质不定形耐火材料的特性则在于表面质量与尺寸精度较高，其形成性与延展性也具有较强的优势。因此其经常被作为高炉结构中的主要构成部分，常见配件为高炉门板井盖周边等零部件；SiC-C质不定形耐火材料则是用于承重的结构部分衡量悬挂系统中均有所体现；Al2O3-C质不定形耐火材料则是根据不同使用部位的高炉要求，进行耐高温耐腐蚀或耐氧化等性能的处理这一不定形耐火材料通常集中于高炉底盘件之中；Al2-O3质不定形耐火材料则是通过合理的装配方式来降低整体质量，从而增加高炉强度，以此适应高炉侧面或整体的稳定性及特殊抗性。

（二）不定形耐火材料在冶炼工业中的应用

在当前的冶炼工业环节之中，不定形耐火材料则具有着极强的应用优势。铝不定形耐火材料的最大特点则是在符合同等机械性能基础上，质量相较于钢材要降低50%~55%左右，而在具体的突发应急碰撞阶段则可以多吸收40%的外界能量，这一点也使得不定形耐火材料自身材料性能突出于传统定型制品。随着科学技术的不断发展，在不定形耐火材料中添加不同元素，则能够起到改善材料内部化学结构的效果，因此则可以根据实际需要获得更高强度、高质量的不定形耐火材料，从而使不定形耐火材料能够成为冶炼工业环节结构中最主要的高质量化、轻质量化、低质量化载体材料之一。

与传统的定型制品相比，不定形耐火材料则具有着更高的硬度与强度。但不定形耐火材料的化学结构相对极不稳定，因此极为容易出现易变性、易腐蚀性或低燃点等缺陷，这也使得当前不定形耐火材料在很多的炼铝反射炉零部件应用方面并不会看到不定形耐火材料的广泛使用。然而化学新材料技术的不断发展，也使得不定形耐火材料成型工艺拥有了十分明显的进步趋势。而基于不定形耐火材料化学结构的自身缺陷，对于各种防腐蚀性、防阻、防热等不定形耐火材料的研发也在一定程度上提升了不定形耐火材料在炼铝反射炉部件中的适用范围。据相关数据统计，自上世纪80年代起，国内外的冶炼生产企业中其生产的炼铝反射炉零部件在不定形耐火材料的应用方面，不仅呈现出逐渐提升的趋势，同时，这些不定形耐火材料也逐渐发展出了更大的影响规模。欧美地区镁合金零部件已超过58种，北美地区超过96种。在这些材料中，克莱斯勒公司使用了21种不定形耐火材料镁合金压铸件，通用公司使用了47种，福特汽车公司使用了33种，而不定形耐火镁材料已成为除锌铅铝铜以外的第五大金属材料。

（三）不定形耐火材料在绿色工业中的应用

绿色化不定形耐火材料主要是指新型的不定形耐火水泥混凝土建筑材料，根据其功能性质又分为：HPC绿色化不定形耐火材料、新型再生集料不定形耐火材料、绿色环保新型不定形耐火材料以及保温不定形耐火材料[2]。

HPC绿色化不定形耐火材料是指用不定形耐火材料代替传统定型制品，加入适量掺合料，再用常规生产工艺加工而成的新型绿色混凝土材料，这种不定形耐火材料具有高耐久性、结构稳定性和工作性能。不定形耐火材料的应用不仅降低了土木工程的总成本，而且提高了建筑结构的稳定性和耐久性，适用于在恶劣的自然环境下进行土木工程施工。但应注意的是不定形耐火材料在运输环节中不会发生混凝土离析。

新型再生集料不定形耐火材料，这类不定形耐火材料具有极高的环保性能，可再生性强，采用废弃混凝土，砂浆作为不定形耐火材料的主要搅拌材料，然后采用特殊的生产工艺加工。需要指出的是，由于这种新型绿色不定形耐火材料需要在其搅拌材料中添加再生骨料，所以需要关注所添加再生骨料与混凝土本身特性的差异性问题。

绿色环保新型不定形耐火材料，在不定形耐火材料搅拌、生产过程中，会对生态环境造成一定的污染和破坏。比如不定形耐火材料搅拌的主要原材料之一，水泥生产过程中，会向大气中排放一定数量的碳酸钙。但环保绿色的不定形耐火材料在各种搅拌材料的制作环节只给生态环境带来了很小的污染。

保温不定形耐火材料主要指：在土建施工阶段所用不定形耐火材料主要有聚苯颗粒隔热砂浆、泡沫混凝土、挤出机等。绝缘体的主要优点：良好的防火性能。保温不定形耐火材料是一种不燃材料，其耐热、耐火性能极强。当气候温差过大时，不受收缩应力的影响，不会发生开裂和扭转变形，保温效果较好。在土建施工中，大量采用了保温不定形耐火材料可降低墙体的导热系数，保证室温恒定。当前，各土木工程项目在施工阶段所用保温不定形耐火材料均为普通半成品，可放入施工现场，并向施工现场注入适量的水，不停地搅拌即可进行施工作业。在使用保温不定形耐火材料时，要特别注意事先清洗基础墙，并对墙面进行适当的湿度控制。

结论：综上所述，对于不定形耐火材料的工业应用而言，我国是世界上最大的生产国与消耗国。积极研究不定形耐火材料在工业领域中对定型制品的替代应用，不仅能够促进我国的“低碳经济”战略目标，同时更能够促进我国工业用耐火建筑材料的发展。

参考文献

[1]刘亚尼,陈红,董猛,营利萍,张宇航.CFB锅炉耐磨耐火材料中低温烘炉的应用和探讨[J].耐火与石灰,2022,47(06):9-11.

[2]遇龙,罗旭东.增强坯体机械强度的纳米结合耐火浇注料的研制[J].耐火与石灰,2022,47(06):55-58.