不同作用的窯爐和熱工設(shè)備內(nèi)襯的發(fā)展方向是使用高耐火度的隔熱材料。內(nèi)襯隔熱材料主要采用由泡沫法或使用添加劑燒蝕法制備。但是生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品的勞動(dòng)力大、工藝復(fù)雜，制品在干燥和高溫?zé)蓵r(shí)的熱能消耗較大。按照加氣混凝土或泡沫混凝土工藝生產(chǎn)的水合結(jié)合（波特蘭水泥、氧化鋁水泥和高鋁水泥）、氣相結(jié)合（水玻璃）或化學(xué)結(jié)合（正磷酸、磷酸鹽結(jié)合劑）的多孔隔熱澆注料可以避免這些缺點(diǎn)。采用不燒的加氣隔熱澆注料能夠制備出復(fù)雜形狀的大尺寸制品，以及整體澆注內(nèi)襯。
加氣隔熱澆注料的性能主要受結(jié)合劑種類(lèi)及其成型所用的耐火細(xì)粉添加劑的影響。波特蘭水泥結(jié)合的隔熱加氣澆注料的最高使用溫度為900 ℃，水玻璃結(jié)合的澆注料的使用溫度1 000~1 200℃，氧化鋁水泥結(jié)合的澆注料的為1 300 ℃。使用高鋁水泥和磷酸鹽結(jié)合劑時(shí)，其使用溫度可達(dá)到1 500 ℃。
俄羅斯НИИЖБе和莫斯科鐵路運(yùn)輸工程師學(xué)院進(jìn)行以鋁熱渣高鋁水泥為結(jié)合劑、添加黏土細(xì)粉進(jìn)行研究后，開(kāi)發(fā)出了使用溫度1 300 ℃的高鋁水泥結(jié)合隔熱加氣澆注料的配方。使用電熔白剛玉研磨粉或電熔白剛玉和氧化鋁研磨粉的混合料作為添加劑時(shí)，得到了使用溫度為1 400 ℃的加氣隔熱澆注料。
研究證明了使用黏土熟料添加劑和粒度0.14~5 mm剛玉及粒度為0.14~2.5 mm的煉鉻和鐵鈦合金鋁熱熔渣為骨料，能夠時(shí)加氣澆注料的使用溫度提高到1 400~1 500 ℃。煉鉻熔渣中含有Al2O3 65~80%的、Cr2O3＜10%、CaO＜10%；鐵鈦合金熔渣中含有的Al2O3 56%~68%、TiO2 8%~12%、CaO 16%~24%。所研制的澆注料的基本性能列于表1。
表1 高鋁水泥結(jié)合多孔的隔熱澆注料的基本性能
編號(hào) |
最高使用溫度
/℃
|
骨料
|
110℃干燥后平均體積密度（g·cm-3）
|
耐壓強(qiáng)度
/MPa
|
強(qiáng)度保持率/%
|
抗熱震性（空冷）/次
|
加熱到使用溫度時(shí)的收縮率/%
|
|
1
|
1 300~1 400
|
黏土熟料
|
0.500~1.20
|
1~10
|
≥40
|
≥15
|
≤2
|
|
2
|
1 400~1 500
|
剛玉
|
0.50~1.00
|
1~4
|
≥30
|
≥20
|
≤2
|
|
3
|
1 400~1 500
|
剛玉、氧化鋁
|
0.60~1.00
|
2~4
|
≥30
|
≥22
|
≤2
|
|
4
|
1 400~1 500
|
鉻渣
|
0.60~1.10
|
2.5~6
|
≥40
|
≥25
|
≤2
|
|
5
|
1 300~1 400
|
鐵鈦渣
|
0.60~1.00
|
3~6
|
≥40
|
≥20
|
≤2
|
用高鋁水泥結(jié)合的加氣隔熱澆注料試制的批量制品成功地用于替代價(jià)格昂貴的剛玉質(zhì)磚，使用于還原性（氫氣）氣氛下承受高溫作用的熱工設(shè)備內(nèi)襯上。
在烏克蘭建筑設(shè)計(jì)研究院使用由鋁熱渣熟料制成的高鋁水泥ВЦ-75 400號(hào)研制出了密度可里外不同的隔熱磚生產(chǎn)工藝。試驗(yàn)證明，在初始的平均密度為0.60~0.70 g·cm-3時(shí)，外表面附近的最大密度達(dá)到了1 .00~1.40 g·cm-3，而且隨著向內(nèi)部的深入，密度均勻下降。
為了生產(chǎn)出制氨管式爐內(nèi)襯，研制出了以鋁熱渣高鋁水泥為結(jié)合劑以фосфозит為骨料的隔熱多孔澆注料。這種фосфозит的堆積密度為0.40~0.80 g·cm-3，耐壓強(qiáng)度為1.5~3.0 MPa，耐火度達(dá)1 950 ℃。為了在澆注料的水泥中生成氣孔，在混合料中添加了Ca（OH）2和鋁粉。澆注料硬化和干燥后的平均體積密度為1.35 g·m-3，耐壓強(qiáng)度為14.5 MPa。其最高使用溫度1 300 ℃。將фосфозит與ШЛБ-400黏土輕質(zhì)骨料碎渣混合作為澆注料的骨料時(shí)可得到密度為1.23 g·cm-3、干燥后耐壓強(qiáng)度為6.8 MPa的多孔澆注料。1 000 ℃燒后澆注料的強(qiáng)度保持率達(dá)到44%。按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定澆注料的抗熱震時(shí)證明澆注料試樣加熱空冷循環(huán)20次后沒(méi)有損毀，且具有1.6 MPa的耐壓強(qiáng)度。除了管式爐內(nèi)襯外，研制的澆注料被用于在氮?dú)猸h(huán)境下加熱溫度大1 350 ℃的鈦鋼和耐熱鋼坯件加熱用轉(zhuǎn)底爐爐頂內(nèi)襯。
與高鋁水泥的對(duì)比分析表明，在由鋁熱渣熟料制成的水泥中存在大量的氧化鉻和氧化鈦，在水泥中形成惰性雜質(zhì)，這種水泥的特點(diǎn)是含有較少的CaO·Al2O3，比由純氧化物燒結(jié)所得的水泥硬化慢。因此，為了快速提升強(qiáng)度，建議對(duì)由鋁熱渣水泥制成的澆注料進(jìn)行蒸汽處理。
烏拉爾建筑設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)出了一種多孔不燒耐火材料的生產(chǎn)工藝，在這種材料中為了制品中生成氣孔并使之硬化，利用金屬鋁細(xì)粉和磷酸鹽結(jié)合劑的相互反應(yīng)的析出氣體和放熱。骨料使用黏土熟料、剛玉、細(xì)磨（分散）的高鋁工業(yè)廢料。制得產(chǎn)品的密度為0.40~1.10 g·cm-3，耐壓強(qiáng)度1~8 Mpa，最高使用溫度1 400~1 700 ℃。用所研制的多孔材料能夠制備出大尺寸板狀制品，以及形狀復(fù)雜的制品。產(chǎn)品可用于玻璃熔窯的隔熱在陶瓷制品燒成窯的窯頂、加熱爐內(nèi)襯，也可在鑄模保溫冒口隔熱層上使用。
綜上，使用由鋁熱渣制成的結(jié)合劑和骨料能夠擴(kuò)大多孔耐火材料的品種，其性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不低于批量生產(chǎn)的輕質(zhì)耐火材料。(編譯自俄刊《耐火材料與工程陶瓷》2011，№1/2)