耐火浇注料的研究进展与发展趋势

浇注料 浇注料是不定形耐火材料的主要品种，是一种不经煅烧、不经成形，加水搅拌后具有较好流动性的新型耐火材 料。同传统的耐火制品相比，浇注料具有如下基本特征： (1)易于锚固，可有效防止墙体凸出; (2)施工方便，劳动强度低，砌筑效率高，可实现施工的机械化; (3)交货时间短，可相应减少库存量和费用。 浇注料由耐火骨料、耐火粉料、结合剂组成。早期的研究对其作用有比较清楚的认识，但均建立在传统浇注料基 础之上。

国外对于高性能浇注料的研究相对较早，其高温性能已达到或超过了定形的制品。随着耐火浇注料的不断发展， 已经成为耐火材料的主要产品，必将取代更多的定型产品而使用于各种窑炉。

国内对于高性能浇注料的研究起步较晚，目前多集中在提高Al2O3-SiO2-CaO三元系统浇注料的性能上，主要方 法是降低水泥的含量。因为水泥含量高时，水泥中的CaO在高温下易和Al2O3、SiO2反应生成低熔点相而使材料性能 下降。但CaO含量太少时，则施工风险又会加大，不能保证材料施工后的早期强度。文献研究表明，就Al2O3-SiO2- CaO系浇注料而言，形成莫来石结合相才会有高的热态抗折强度，CaO或者铝酸钙水泥在这个体系应尽可能降低。 上世纪70年代末至80年代初，国外开始了低水泥、低水分的浇注料的开发，基本原理是部分地用超细粉代替水 泥。起初使用优质生粘土，即粘土结合浇注料，该浇注料的水泥用量一般≤4%，水用量≤11%。该浇注料曾经大量使 用于加热炉或其它低温窑炉。为了避免开裂或剥落，需要用大量的时间来干燥这些浇注料，这给实际应用带来诸多不 便。当减少或不用结合粘土并用超微粉技术和高效外加剂时，即可配成低水泥耐火浇注料。因此认为，低水泥耐火浇 注料是在粘土结合浇注料的基础上发展起来的，其性能则优于粘土结合浇注料，其中SiO2、Al2O3和MgO等超细粉 都被用来制作低水泥浇注料(LCC)。

由于SiO2容易获得并且价格低廉(系硅铁合金、氧化锆等产品的除尘粉)，大部分低 水泥浇注料(LCC)都在使用SiO2微粉。

在采用超微粉技术的同时，高效外加剂的使用和科学的颗粒级配调配使用，使浇注料的水泥用量降至8%以下、 水用量降至7%以下，带入的CaO含量≤2.5%，其各项性能指标都有了较大的提高。 为了使低水泥浇注料(LCC)易于流动，加入的硅粉以极细的粒度(微米级)取代了部分水和水泥颗粒的结合，这样用 水量减少，气孔率降低，密度和强度增加。另外，因水泥只是部分水化，在中温阶段没有强度的损失。另外，该类浇 注料还有良好的触变性，即拌和料有一定的形态，稍加外力便开始流动，解除外力则保持己获得的形状，所以也有人 称其为触变性耐火浇注料，自流浇注料也属于此范畴。 低水泥耐火浇注料根据其性能特点，可分为高技术耐火浇注料、高性能耐火浇注料、致密高强耐火浇注料、低气 孔耐火浇注料和低水分耐火浇注料等;根据其用途，则可分为高炉出铁沟耐火浇注料、钢包耐火浇注料、加热炉低水泥 浇注料、水泥回转窑浇注料等等;根据其材质品种，又分为硅酸铝质、莫来石质、刚玉和尖晶石质、Al2O3-SiC-C质等 低水泥耐火浇注料。 低水泥浇注料(LCC)中由于添加了硅微粉，它们的高温性能受到影响，在1400℃～1500℃，形成钙铝硅酸盐，所 以这种浇注料的高温强度在1500℃后显著降低。 提高高温强度的解决方案是开发超低水泥浇注料(ULCC)和无水泥浇注料。超低水泥浇注料(ULCC)的CaO含量波 动于0.1%～0.05%之间，而无水泥浇注料则是利用硅镁凝胶作为结合剂来使用，该类型的浇注料后来被广泛应用于钢 包的整体浇注。当然，这些新型的结合方法又导致了新的问题，如硬化时间延长，初始强度降低等，需要更加精细的 技术来解决这些问题

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。