典型冶金炉窑用耐火材料的使用现状和发展趋势

耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。耐火度指耐火材料锥形体试样在没有荷重的情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的温度。不过，目前耐火材料的概念对温度的要求已经不是很严格，国外某些标准甚至将可在750℃以上使用的材料统称为耐火材料，这个概念甚至包括了某些难熔金属。在我国，焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备主要使用酸性耐火材料,其主要成分是氧化硅与氧化锆，常用的有硅砖、氧化锆制品和粘土砖。其中，硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，但其易受碱性渣的侵蚀，抗热震性差。高温炉衬材料广泛采用中性耐火材料，其主要成分是氧化铝、氧化铬、炭质和共价键结合的非氧化物。其中，含氧化铝95％以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料；以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性较差，高温荷重变形温度较低；炭质耐火材料有炭砖、石墨制品和碳化硅质制品，其热膨胀系数很低、导热性高、抗热震性能好、高温强度高、抗酸碱和盐的侵蚀性能好。转炉、电炉、钢包等冶炼设备广泛使用碱性耐火材料，其主要成分是氧化镁和氧化钙，包括氧化镁质耐火材料、氧化钙质耐火材料、白云石质耐火材料。以镁砂为原料制成的镁砖广泛应用于冶金、建材等行业，而采用镁砂和石墨等炭质复合的镁炭砖广泛用于转炉、电炉、钢包等冶炼设备。在特殊场合应用的特种耐火材料高分为高温氧化物材料、难熔化合物材料和温复合材料。高温氧化物材料包括氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等；难熔化合物材料包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高温复合材料则主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。

我国是耐火材料生产大国，产量在全球遥遥领先。随着耐火材料行业的快速发展，我国的耐火材料产业已经跨越了粘土砖、高铝砖和镁砖等传统耐火材料为主的时期，新技术、新产品不断涌现，基本满足了国内高温工业快速发展的需要。近期，耐火材料的科研方向主要集中在以下几个方面。

1.节能型耐火材料节能型耐火材料主要指在使用过程中能够减少能源消耗的耐火材料，这类材料本身导热系数低、具有隔热的功能。近年来国家强调环保，提倡低碳经济，一定程度上加快了节能耐火材料的技术进步。节能耐火材料的品种很多，主要分为纤维和轻质制品2种类型。在耐火纤维方面，目前重点开发低成本的高温型保温材料，如Al2O3（三氧化二铝）、ZrO2（氧化锆）以及非氧化物纤维等。在轻质制品方面，则主要开发微孔轻质料合成技术，用于生产导热系数小，孔径为微米量级的闭气孔材料，如微孔莫来石、微孔铝酸钙等。以上开发的制品均主要用于各种热工装备的保温层。

2.环保型、功能型耐火材料研究环保型耐火材料主要指开发替代那些对环境具有毒负作用的耐火材料，如替代含铬耐火材料，以避免产生对环境有害的六价铬离子。环保型耐火材料研究目前开发的产品正处于推广阶段。功能型耐火材料是指其本身具有某方面的功用，如对钢液等具有去除夹杂物作用的高钙耐火材料、可以净化高温烟气的多孔过滤材料、具有导电性能的直流电弧炉导电耐火材料、可以透气的冶金炉底吹用透气砖等。这些材料的使用提升了耐火材料的品质，也提升了产品的附加值。

3.新型耐火材料的开发新型耐火材料的开发主要围绕资源节约及环境友好两大主题。资源节约一方面是提高耐火材料的使用寿命，以提升材料的性价比，另一方面是低品位耐火原料的利用。环境友好指使用过程中和用后对环境没有污染或污染尽量少，这也是广大耐火材料科研工作者长期关注的重点。