不定形耐火材料發(fā)展的簡要回顧與展望

不定形耐火材料發(fā)展的簡要回顧和展望耐火泥土的發(fā)現(xiàn)大約公元前6000年，西亞地區(qū)（今天伊拉克、伊朗、敘利亞和土耳其周邊地區(qū)）的人類發(fā)現(xiàn)被火燒烤后的泥土變得致密，水不容易滲入，他們還發(fā)現(xiàn)像粘土這樣有較高粘度的泥巴可以作成任何大小的爐膛，后來該地域的人們學會用粘土成型各種器皿。當時粘土做成的最重要的器皿是經(jīng)過燒后定形的水罐。近代不定形耐火材料的發(fā)展標志性事1856年法國人Sain-ClaireDeville發(fā)現(xiàn)鋁酸鈣化合物的水合結(jié)合性能（鋁酸鈣水泥的發(fā)明）1914年美國人Schaefer制造出耐火可塑料（派力固公司的起源）不定形耐火材料的發(fā)展1918年法國開始銷售鋁酸鹽水泥1925年歐美國家以鋁酸鹽水泥作為耐火澆注料的結(jié)合劑二戰(zhàn)時期美國用耐火可塑料、澆注料作鍋爐和石油設備內(nèi)襯1955年日本開始生產(chǎn)不定形耐火材料1960年美、日、聯(lián)邦德國不定形耐火材料分別占本國耐火材料產(chǎn)量的12.6%、1.6%和1.6%。1966-1975年發(fā)達國家不定形耐火材料實現(xiàn)品種系列化1992年日本率先實現(xiàn)不定形耐火材料產(chǎn)量超過定型耐火磚。第一階段（20世紀初-20世紀70年代）以水泥、水玻璃和磷酸鹽等為主要結(jié)合劑采用普通耐火骨料和粉料主要應用于鍋爐、管式加熱爐、熱處理爐、軋鋼加熱爐、煙囪和熱工設備基礎等部位較之以前，使用壽命提高，但襯體易剝落，耐用性不夠長不定形耐火材料發(fā)展的三個階段第三階段（20世紀80年代中-至今）采用復合結(jié)合劑、超細粉及高效外加劑采用粘土熟料、高鋁礬土熟料、鎂砂等天然原料，剛玉、莫來石、尖晶石、碳化硅等人工合成原料研制成低水泥、超低水泥、無水泥系列耐火澆注料、新技術耐火澆注料號新施工方法材料等新品種。結(jié)合體系的純凈化和穩(wěn)定化，可實現(xiàn)自結(jié)合，自燒結(jié)和自膨脹，性能顯著提高。應用范圍已進入各種高溫熔煉爐及其附屬熱工設備。不定形耐火材料發(fā)展的三個階段第三階段（20世紀80年代中-至今）采用復合結(jié)合劑、超細粉及高效外加劑采用粘土熟料、高鋁礬土熟料、鎂砂等天然原料，剛玉、莫來石、尖晶石、碳化硅等人工合成原料研制成低水泥、超低水泥、無水泥系列耐火澆注料、新技術耐火澆注料號新施工方法材料等新品種。結(jié)合體系的純凈化和穩(wěn)定化，可實現(xiàn)自結(jié)合，自燒結(jié)和自膨脹，性能顯著提高。應用范圍已進入各種高溫熔煉爐及其附屬熱工設備。不定形耐火材料發(fā)展的三個階段原始制陶和青銅器時代的耐火粘土-原始不定形耐火材料20實際50年代初期開始研制、應用現(xiàn)代不定形耐火材料上世紀60年代鋁硅酸鹽水泥研制成功上世紀70年底耐火可塑料在軋鋼生產(chǎn)用窯爐中獲得廣泛應用上世紀80年代以來耐火噴涂料、澆注料發(fā)展迅速1977年我國正式采用“不定形耐火材料”這一名稱中國不定形耐火材料的發(fā)展生產(chǎn)簡單。不需要投入高的設施，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本較低。能耗低。為燒成制品的10.30%。施工效率高?？蓹C械化施工，減輕工人勞動強度，施工效率高=>施工時間和費用降低。整體性好。可消除磚縫造成的安全隱患，特別是作為直接與高溫熔體相接觸的內(nèi)襯時，這種無接縫的整體襯更為安全可靠。通過局部修補和在殘襯上進行補澆=>減少材料消耗適宜于復雜構(gòu)型襯體的施工和修補，適宜于大、異形構(gòu)件的制作。有的具有定形耐材所不具備的特殊性能，如使用過程中的原位效應利用：干式料的防穿透等。儲運和使用靈活，便于根據(jù)施工和使用要求調(diào)整組成和性能。中國不定形耐火材料的優(yōu)點整體耐火材料與定型耐火制品的比較*不包括原料的燃料；**效率可以更高耐火磚整體耐材占地面積，米2/噸30-5010-15勞動生產(chǎn)率，噸/人·年60-240480-1200油耗量*，公升/噸200-60020-30動力消耗，MJ/噸560-1080108-180自動生成系統(tǒng)轉(zhuǎn)換困難容易材料處理的合理化相當難容易施工的機械化困難容易施工效率，噸/人·天0.5-2.05.0-20**采用了高性能的合成原料。采用先進的結(jié)合體系，減少或消除結(jié)合物帶入雜質(zhì)組分的不影響。通過超細粉和凝膠實現(xiàn)凝聚結(jié)合，使流變性、致密強度和使用性能改善。粒度分布的全范圍優(yōu)化。引入了某些非氧化物=>氧化物-非氧化物復合的不定形耐火材料=>抗渣性和熱震穩(wěn)定性改善。引入了具有不同作用的高效添加劑。采用了先進的施工方法，施工方法多樣化和先進化。不定形耐火材料更新?lián)Q代的技術措施不定形耐火材料常用超細粉（微粉）分散后的軟質(zhì)粘土無定型二氧化硅微粉α-Al2O3微粉Cr2O3微粉（鉻綠）ZrO2微粉水合氧化鋁微粉不定形耐火材料的顆粒級配演變自然粒度、靠經(jīng)驗調(diào)配三級粒度級配多級粒度（4-8級）級配根據(jù)顆粒堆積的理論進行級配不定形耐火材料的應用日益擴大高爐壓入料，出鐵口炮泥Al2O3-SiC-C質(zhì)出鐵溝搗打料、澆注料鐵水包澆注料、混鐵爐澆注料轉(zhuǎn)爐、電爐用MgO、MgO-CaO質(zhì)噴補料轉(zhuǎn)爐用熱態(tài)大面修補料電爐頂用剛玉質(zhì)、含鉻剛玉質(zhì)、高鋁質(zhì)澆注料電爐底用MgO-CaO-Fe2O3質(zhì)干式搗打料直流電爐爐底用導電砂鋼包襯用Al2O3-MgO質(zhì)澆注料鋼包用透氣塞中間包MgO、MgO-CaO質(zhì)噴涂料RH真空裝置插入管外襯爐外精煉鋼包包蓋整體噴槍加熱爐爐襯鋁電解槽用干式防滲料各種耐磨襯里用搗打料、澆注料（如循環(huán)流化床鍋爐）不定形耐火材料占整個耐火材料的比例（%）鋼鐵工業(yè)中不定形耐火材料占整個耐火材料中比例（%）2009-2011年全國耐火材料產(chǎn)量統(tǒng)計年份總產(chǎn)量（萬噸）致密定型制品（萬噸）不定形耐材（萬噸）不定形耐材占整個耐材比例（%）2009年2453.56（↑1.49%）1558.79（↑0.30%）841.21（↑3.06%）34.32010年