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我國耐火材料現階段存在的缺點及未來發展方向

發布日期: 2019-09-28 11:07:35    閱讀量(154)    作者:張紅

耐火材料歷史發展悠久,早在 4000 多年前,我國勞動人民就可以利用含雜質較少的粘土制成陶器,并將陶器制備各種各樣的模具,用來鑄造青銅器等需要在高溫條件下制備的器件。東漢時期,人們開始利用粘土質耐火原料制成燒瓷器的匣缽和窯材。

上個世紀初,耐火材料主要研究方向是制備具有高純度、高致密和耐超高溫等特性的耐火制品,如高耐火纖維,免燒成、能耗小的不定形耐火材料。

上個世紀 50 年代以來,隨著第三次工業革命爆發,空間技術、新能源開發技術、原子能技術等先進技術迅速發展,對高溫新技術和耐火材料的性能提出更嚴苛的要求。重要用途的制品朝著高精度、高性能和高技術等方向發展。耐火材料的主要成分從以氧化物、硅酸鹽向非氧化物和氧化物并重的方向演變,并有可能發展成非氧化物復合氧化物。原料從天然礦石為主變成天然、精選和人工合成等多種方式并存。制備工藝對選料、混料、制備條件的要求更加嚴格。通過掃面電鏡、X 射線衍射儀、X 射線熒光光譜分析儀等精密儀器,分析物相成分和含量、顯微形貌特征與性能之間的關系,建立起制備工藝——組成和結構——性質和性能相互關系,大大的優化材料的高溫性能,如抗熱震性、高溫力學性能和高溫抗渣侵蝕性能。

目前,我國耐火材料的發展存在以下缺點:

(1)總產量供大于求;

(2)產品質量不穩定、優質品種單一;

(3)工藝和設備落后,無法大量生產優質產品。

結合我國耐火原料資源的優勢,順應耐火材料的發展趨勢,致力于生產優質高效的耐火制品,我國耐火材料發展方向應為:

(1)發展優質合成的耐火原料。如今,越來越多的優質耐火原料來源于人工合成,人工原料生產成本高、價格昂貴,難以實現工業化大量生產。因而,減少人工原料的選用,利用豐富的菱鎂礦和鋁礬土為基料,合成優質耐火原料。如果其使用性能接近于人工合成原料的使用性能,其生產成本可以降低 30%~50%,從而獲得顯著的經濟效益;

(2)發展特種功能耐火材料。特種功能耐火材料常被用于國防尖端等高溫技術關鍵部位。該部位工作環境對材料的使用性能要求嚴苛,確保材料在使用過程中安全可靠,萬無一失。目前,特種功能耐火材料的主要原料為純氧化物,如Al2O3、MgO,或其他氮硅化合物,如 Si3N4,SiAlON 等人工合成原料。這類特種耐火材料具有高性能、高精度、高技術和高附加值等顯著優點,但同時具有價格昂貴等缺點。因而,部分學者利用改性或轉型的天然原料或工業固體廢棄物部分替代昂貴的人工合成原料,降低生產成本。

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