不定形耐火材料的概念及工業(yè)應(yīng)用
不定形耐火材料是指：由一定顆粒級配的耐火集料（骨料和粉料），結(jié)合劑和外加劑組成的濕狀、或 半濕狀、或干狀,可直接用于構(gòu)筑或修補(bǔ)工業(yè)窯爐襯體的耐火材料稱為不定形耐火材料。此類材料構(gòu)筑 襯體可形成無接縫整體內(nèi)襯。同燒成耐火制品比較,不定形耐火材料具有如下特點：
（1）制備工藝簡單,生產(chǎn)周期短,勞動生產(chǎn)率高；
（2）適應(yīng)性強(qiáng),使用時不受工業(yè)窯爐結(jié)構(gòu)形狀限制，可制成任意形狀；
（3）整體性好,氣密性好,熱阻大,可降低工業(yè)爐熱損失、省能源；
（4）便于機(jī)械化施工,省工省時；
（5）對于損壞的工業(yè)爐內(nèi)襯易于用不定形耐火材料進(jìn)行修補(bǔ),延長襯體使用壽命、降低耐火材料消耗。
因此不定形耐火材料現(xiàn)己逐漸取代大部份燒成耐火制品而得到廣泛應(yīng)用,在冶金工業(yè)使用不定形耐火材料的比例己占耐火材料總使用量的一半以上。
按施工工藝分類，不定形耐火材料可分為如下七大類：耐火澆注料、耐火可塑料、耐火噴射料、耐火涂抹料、耐火擠壓（壓注）料、耐火投射料、耐火干式振搗（或填充）料等。不定形耐火材料的制備工藝，包括材質(zhì)的選擇、顆粒級配的確定、結(jié)合劑和外加劑的選用、以及加工流程的確定，是根據(jù)使用條件和使用環(huán)境、以及所采用的施工方法來確定的。配制不定形耐火材料的粒狀原材料總稱為耐火集料。耐火集料分為骨料和粉料,集料顆粒粒徑大于0.088mm（或0.074mm）的稱為骨料, 在不定形耐火材料中起骨架作用。集料顆粒小于0.088mm（或0.074mm）稱為粉料，由于它起著包埋骨料或充填于骨料顆粒之間空隙的作用，因此又稱為基質(zhì)，其中0.088mm至10卩m的稱為細(xì)粉，小于10卩 m的稱為超細(xì)粉（或微粉）。我們可以根據(jù)Andreassn或者Dinger-funk^度分布方程來進(jìn)行顆粒級配。 這個過程中主要是控制粒度分布系數(shù)q值，q值是根據(jù)物料的作業(yè)性能和物理性能要求來確定的。
把由耐火骨料和粉料組成的散狀耐火材料集料膠結(jié)在一起的物質(zhì)稱謂結(jié)合劑（也稱膠結(jié)劑）。用作不定形耐火材料的結(jié)合劑,不但要求具有較好的冷態(tài)和熱態(tài)結(jié)合強(qiáng)度,而目還要求具有合適的作業(yè)性能 （施工性能）和高溫使用性能。不定形耐火材料用的結(jié)合劑,隨被膠結(jié)的材料的性質(zhì)及使用條件不同而 異，種類繁多，一般是按結(jié)合荊的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)合劑的硬化條件進(jìn)行分類。按結(jié)合荊化學(xué)性質(zhì)分有:無 機(jī)結(jié)合荊和有機(jī)結(jié)合禮 無機(jī)類結(jié)合劑,按化合物性質(zhì)可分為六類：第一類為硅酸鹽類,包括硅酸鹽水 泥、水玻璃德酸鈉、硅酸鉀水玻璃）和結(jié)合粘土。第二類為鋁酸鹽類,包括有普通鋁酸鈣水泥（也稱磯土 水泥、高鋁水泥）、純鋁酸鈣水泥（鋁?70，鋁?75和鋁?80水泥）、鋁酸鋇水泥和含尖晶石鋁酸鈣水泥。 第三類為磷酸鹽類，包括有磷酸、磷酸二氫鋁、磷酸鎂、磷酸二氫釵、鋁銘磷酸鹽、三聚磷酸鈉、六偏 磷酸鈉、鈣鈉磷酸鹽（NC2P）等。第四類為硫酸鹽類,包括有硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鐵等。第五類為氯 化物類,包括有氯化鎂（鹵水）、氯化鐵、聚合氯化鋁（又稱堿式氯化鋁）等,第六類為溶膠及超細(xì)粉（微粉） 類，如硅溶膠、鋁溶膠、硅鋁溶膠、P-氧化鋁、反應(yīng)性氧化鋁、SiO2微粉等。有機(jī)類結(jié)合荊按制取方 法分為兩大類：
第一類為天然有機(jī)物，系從天然有機(jī)物中分離提取的、包括有淀粉、糊精、阿拉伯樹膠、海藻酸 鈉、糖蜜、紙漿廢液、琵油、焦油和瀝青等。
第二類為合成有機(jī)物,即通過化學(xué)反應(yīng)或縮聚反應(yīng)而合成的,包括有甲階酚醛樹脂、絹型酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚胺脂樹脂、聚苯己烯、硅酸乙脂、聚乙烯醇、吠晡樹脂等。
按結(jié)合劑硬化條件分類有水硬性、氣硬性和熱硬性結(jié)合劑。
（1）水硬性結(jié)合荊，是指與散狀耐火集料混合后、加水混練并成型 后，在常溫潮濕條件下養(yǎng)護(hù)、經(jīng)水化反應(yīng)能產(chǎn)生凝結(jié)與硬化的結(jié)合劑。如硅酸鹽水泥、鋁酸鈣水泥。
（2）氣硬性結(jié)合劑,與散狀耐火集料混合、成型后,在常溫自然十燥條件下養(yǎng)護(hù)即可發(fā)生凝結(jié)與硬化的 結(jié)合劑。但這類結(jié)合劑使用時一般要加促凝劑（硬化劑）方可發(fā)生凝結(jié)與硬化，如用水玻璃結(jié)合劑時要加 入氟硅酸鈉促凝劑,用磷酸一氫鋁結(jié)合劑時要加入鋁酸鈣水泥或氧化鎂等作促凝禮。
（3）熱硬性結(jié)合劑,與散狀耐火材料集料混合混練成型后，需經(jīng)加熱烘烤（一般為105 -35O°C）方可發(fā)生凝結(jié)與硬化的結(jié) 劑、如甲階酚醛樹脂或線型酚醛樹脂+烏洛托品在加熱時發(fā)生縮聚而產(chǎn)生凝結(jié)與硬化。
結(jié)合劑的選用原則：不定形耐火材料施工成型后和使用中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是由結(jié)合劑提供的,因此 結(jié)合荊是不定形耐火材料的主要成份之一,但選用結(jié)合劑進(jìn)必須遵循如下原則：
（1）結(jié)合劑性質(zhì)必須與被結(jié)合耐火材料性質(zhì)相匹配。酸性、中性耐火材料可以用酸性、中性和弱堿性結(jié)合劑,而堿性耐火材料 則不可以直接使用酸性結(jié)合劑，只能使用中性或堿性結(jié)合劑，若在還原性條件下使用也可選用半永久性 有機(jī)類結(jié)合禮含碳和碳化硅不定形耐火材料多半采用有高殘?zhí)嫉挠袡C(jī)類結(jié)合劑。
（2）選用的結(jié)合劑要與材料的作業(yè)性（施工性能）相適應(yīng)。耐火澆注料應(yīng)選用在常溫下能產(chǎn)生凝結(jié)與硬化的結(jié)合劑,如水化結(jié)合 的、或化學(xué)結(jié)合的結(jié)合劑；搗打料和可塑料可選用粘著結(jié)合的、或化學(xué)結(jié)合的結(jié)合訓(xùn)?；蛱沾山Y(jié)合的結(jié)合劑；而噴射料可選用與澆注料相似的結(jié)合劑。
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