浅析烧结刚玉的多(duō)元化发展

刚玉类原料作為(wèi)氧化铝基耐火材料的主要原料，其使用(yòng)优势越来越多(duō)，使用(yòng)范围也越来越广泛，而刚玉质耐火材料也是随着刚玉质耐火原料的不断发展而发展的。

虽然烧结刚玉在使用(yòng)中體(tǐ)现出较多(duō)的优点，但是目前國(guó)内的烧结刚玉品质单一，大部分(fēn)都是普通的烧结板状刚玉，并没有(yǒu)根据不同的使用(yòng)环境和要求来區(qū)分(fēn)不同的烧结刚玉品种。因此，研究人员探索了不同种类烧结刚玉的特殊性能(néng)和使用(yòng)特性，為(wèi)烧结刚玉未来多(duō)元化发展提供一种可(kě)能(néng)。

目前，市场上的烧结刚玉一般指的是烧结板状刚玉，而電(diàn)熔刚玉的种类有(yǒu)多(duō)种電(diàn)熔刚玉，如電(diàn)熔白刚玉、電(diàn)熔致密刚玉、電(diàn)熔锆刚玉、電(diàn)熔铬刚玉等。相对于電(diàn)熔刚玉的多(duō)品种，目前，烧结刚玉的多(duō)品种化推进工作比较滞后，没有(yǒu)把烧结刚玉的用(yòng)途完全挖掘出来，所以要相应开发多(duō)品种烧结刚玉，推进耐火材料制品顾客化发展趋势。

1、轻质烧结刚玉

轻质烧结刚玉是以工业氧化铝為(wèi)主要原料，结合有(yǒu)机发泡技术制备的，是具有(yǒu)核壳结构的多(duō)孔轻质烧结刚玉。这种轻质烧结刚玉具有(yǒu)孔径分(fēn)布均匀且多(duō)為(wèi)封闭气孔、體(tǐ)积密度可(kě)以通过泡沫加入量来控制的特点，应用(yòng)在钢包浇注料中，可(kě)在保持其力學(xué)性能(néng)和抗渣性的前提下降低热导率并且改善抗热震性，同时还為(wèi)优化钢包工作衬耐火材料的轻量化提供了理(lǐ)论依据。

典型轻质烧结刚玉的常温物(wù)理(lǐ)性能(néng)如下：體(tǐ)积密度3.18g/cm3，真密度4.08g/cm3，显气孔率，闭气孔率6.6%。从其常温物(wù)理(lǐ)性能(néng)指标可(kě)以看出，采用(yòng)发泡法制备出的轻质烧结刚玉大幅降低了刚玉體(tǐ)积密度。从其显微结构可(kě)以看出，该轻质烧结刚玉為(wèi)核壳结构的多(duō)孔刚玉，其内层核结构中气孔分(fēn)布较多(duō)且均匀，為(wèi)减少导热起到较好作用(yòng)；其外层為(wèi)壳结构，较為(wèi)致密，為(wèi)轻质烧结刚玉起到提高机械强度的作用(yòng)。

研究人员将采用(yòng)此方法制备出的烧结轻质刚玉应用(yòng)在刚玉-尖晶石浇注料中，并与采用(yòng)烧结板状刚玉的刚玉-尖晶石浇注料进行了性能(néng)对比。

对采用(yòng)不同种类烧结刚玉的刚玉-尖晶石浇注料的常温力學(xué)性能(néng)、采用(yòng)不同种类烧结刚玉的刚玉-尖晶石浇注料抗渣性试验后的坩埚剖面照片以及采用(yòng)不同种类烧结刚玉的刚玉-尖晶石浇注料在不同测试温度下的热导率等进行分(fēn)析比较，可(kě)以看出，采用(yòng)轻质烧结刚玉代替烧结板状刚玉在刚玉-尖晶石质浇注料中使用(yòng)，在强度和抗侵蚀性方面没有(yǒu)较大变化的同时，还大幅度降低了材料的热导率，对改善材料的隔热保温性能(néng)起到较好作用(yòng)。这种烧结轻质刚玉主要是依照发泡造孔的原理(lǐ)来降低烧结刚玉的體(tǐ)积密度而制得的具有(yǒu)核壳结构的多(duō)孔刚玉，因此，通过此原理(lǐ)可(kě)以根据不同的发泡剂加入量来开发出多(duō)种體(tǐ)积密度的系列轻质刚玉，其體(tǐ)积密度可(kě)以為(wèi)。不同體(tǐ)积密度的烧结刚玉，根据不同的使用(yòng)环境分(fēn)别得到充分(fēn)的利用(yòng)。

2、微孔烧结刚玉

微孔烧结刚玉是一种高纯耐火骨料，与普通烧结板状刚玉相比，其體(tǐ)积密度相对较低；从显微结构方面来看，微孔烧结刚玉的晶内及晶间的微米级气孔的数量更多(duō)；而在化學(xué)组成上，与烧结板状刚玉并无差异。微孔烧结刚玉的制备工艺也与烧结板状刚玉的一样，采用(yòng)工业氧化铝和氢氧化铝及特定的有(yǒu)机外加剂為(wèi)主原料，在高温下快速烧结，通过氢氧化铝的原位分(fēn)解形成大量晶内和晶界间的微小(xiǎo)封闭气孔，从而实现微孔轻量化。

微孔烧结刚玉具有(yǒu)密度小(xiǎo)、强度高、热导率低等特点，可(kě)以直接接触钢水，抵抗钢渣和钢水的侵蚀和渗透，在某些部位可(kě)以直接代替烧结板状刚玉使用(yòng)，降低热能(néng)散失。由其显微结构照片可(kě)知，微孔烧结刚玉晶粒内部分(fēn)布有(yǒu)较多(duō)的细小(xiǎo)气孔，气孔尺寸大小(xiǎo)在1μm~8μm之间，同时气孔分(fēn)布均匀，為(wèi)晶體(tǐ)内部的闭气孔。另外，微孔烧结刚玉的晶粒大小(xiǎo)和结构也与烧结板状刚玉一致，这样也保证了烧结微孔刚玉作為(wèi)工作层材料使用(yòng)的基本性能(néng)。

分(fēn)析烧结板状刚玉和微孔烧结刚玉分(fēn)别作為(wèi)骨料时对铝镁浇注料物(wù)理(lǐ)性能(néng)的影响可(kě)以发现：

以微孔烧结刚玉為(wèi)骨料可(kě)以使铝镁浇注料的體(tǐ)积密度降低约4.5%，高温烧后的線(xiàn)变化率更低，℃和600℃下的热导率分(fēn)别降低约0.200W/mK；而浇注料的强度并没有(yǒu)出现下降的趋势，不同温度处理(lǐ)后的强度处于相同水平。另外，从抗渣试验结果来看，采用(yòng)微孔烧结刚玉的浇注料的抗渣侵蚀性能(néng),与采用(yòng)烧结板状刚玉的铝镁浇注料相当，但抗渗透性能(néng)略差一点。

根据上述试验结果可(kě)知，烧结微孔刚玉可(kě)以广泛应用(yòng)于冶金耐火材料（如钢包浇注料、中间包浇注料、加热炉）行业，也应用(yòng)于石化行业、電(diàn)子绝缘行业、热工窑炉行业。它可(kě)以代替烧结板状刚玉或電(diàn)熔刚玉原料使用(yòng)，大幅度降低高温热炉设备外表面温度。

3、致密烧结刚玉

致密烧结刚玉是在普通烧结板状刚玉的基础上研发出来的一种新(xīn)型高密度烧结刚玉。浙江自立氧化铝材料科(kē)技有(yǒu)限公司已成功批量生产出来了这种烧结致密刚玉，并已投入使用(yòng)。

与普通烧结板状刚玉不同的是，致密烧结刚玉的體(tǐ)积密度达到3.65g/cm3以上，同时显气孔率低于3.0%，吸水率低于1%。这个指标与原来的标准值相比有(yǒu)了很(hěn)大的提升，可(kě)以很(hěn)好改善耐火制品的性能(néng)，有(yǒu)效地延長(cháng)耐火材料的使用(yòng)寿命，而这在國(guó)内普遍实施吨钢承包制的大环境下显得意义重大，更長(cháng)的寿命意味着更大的经济效益。同时更低的吨钢耐材消耗意味着可(kě)以实现更节能(néng)、更环保的生产。对比其主要理(lǐ)化指标可(kě)以发现，致密烧结刚玉體(tǐ)积密度普遍比一般烧结板状刚玉高0.2g/cm3左右，同时，显气孔率降低2%左右，另外，化學(xué)成分(fēn)中没有(yǒu)较大变化。因此致密烧结刚玉也具备一般烧结板状刚玉所具有(yǒu)的高耐火度特点，同时，由于其高致密度和极低的气孔率从而具备极好的耐磨性、抗冲刷性和抗侵蚀性。

分(fēn)析致密烧结刚玉的显微结构可(kě)知，致密烧结刚玉晶體(tǐ)大小(xiǎo)分(fēn)布较為(wèi)均匀，都分(fēn)布在25μ左右，晶體(tǐ)之间结合较為(wèi)致密。这為(wèi)其提高材料的抗渣性和抗侵蚀性很(hěn)好的前提条件。

从烧结致密刚玉在刚玉质低水泥浇注料中的应用(yòng)结果可(kě)以看出，首先从加水量来看，烧结致密刚玉的配方中加水量可(kě)以减少0.2%，同样也可(kě)以达到较好的流动值。而流动值随着时间的衰减速率相差不大。制得的浇注料试样，烧结致密刚玉的體(tǐ)积密度比板状刚玉高0.1g/cm3左右，而显气孔率低1.2%左右。常温、中温和高温抗折耐压强度均為(wèi)烧结致密刚玉高于烧结板状刚玉，而在抗热震性和高温抗折上面表现相近。

致密烧结刚玉比一般烧结板状刚玉具有(yǒu)更高的體(tǐ)积密度和更低的显气孔率，因此致密烧结刚玉具有(yǒu)更好的机械强度、耐磨性和抗冲刷性能(néng)，而更低的显气孔率使得材料的抗侵蚀性能(néng)得到好的提升。使用(yòng)条件比较苛刻的耐火制品，如滑板、三大件、透气砖、水口等功能(néng)材料，以及钢包冲击區(qū)浇注料、铁沟浇注料、水泥回转窑喷煤管浇注料等抗冲刷性要求高的耐火制品，使用(yòng)致密烧结刚玉可(kě)以大幅度延長(cháng)耐火制品的使用(yòng)寿命并提高其系数。

4、特种烧结刚玉

特种烧结刚玉指的是在原料中加入少量的特种金属氧化物(wù)成分(fēn)，经过竖窑高温烧结而制得具有(yǒu)特殊用(yòng)途的一种新(xīn)型特种烧结刚玉。由于加入了少量的金属氧化物(wù)改变了原料的烧结刚玉某些性能(néng)特征，其应用(yòng)领域不同。

烧结钛刚玉。烧结钛刚玉是一种在工业氧化铝中加入少量的TiO2粉工磨，成球后经过竖窑高温烧成制备出来的特种刚玉。在氧化铝中加入少量的氧化钛可(kě)以起到矿化促烧的作用(yòng)，由于刚玉（α-Al2O3）与金红石（TiO2）的晶格常数接近，高温下TiO2可(kě)与Al2O3形成固溶體(tǐ)，增加晶格缺陷，活化晶格，大幅度提高了烧结活性，烧结温度大概可(kě)以降低100℃左右。

加入了氧化钛后的烧结钛刚玉體(tǐ)积密度较普通烧结刚玉会略微提高，但其显气孔数量略微增多(duō)。这主要是因為(wèi)Ti4+可(kě)加速扩散能(néng)力，使气孔在烧结前期被排到表面，使得烧结钛刚玉晶體(tǐ)之间结合更加紧密。因此，烧结钛刚玉具有(yǒu)较大的机械强度，可(kě)以和β-刚玉一起用(yòng)于玻璃窑的熔池中。另外，钛刚玉还具备较好的抗弹性能(néng)，用(yòng)于特殊陶瓷产品中，可(kě)以改善高温条件下韧性。

烧结锆刚玉。電(diàn)熔锆刚玉是以工业氧化铝和锆英石為(wèi)主要原料，在電(diàn)弧炉中经高温電(diàn)熔而成，与生产電(diàn)熔白刚玉工艺一致。所以，烧结锆刚玉也是采用(yòng)工业氧化铝和锆英石為(wèi)原料，与烧结板状刚玉工艺一致，成球后竖窑高温快速烧结。这样制备出的烧结锆刚玉是α-Al2O3和ZrO2组成的共晶几何體(tǐ)，显气孔率低，闭气孔数量多(duō)，因此烧结锆刚玉不但可(kě)以利用(yòng)氧化锆物(wù)相提高抗热震性，还可(kě)以利用(yòng)大量微小(xiǎo)闭气孔进一步提高抗热震性。

与電(diàn)熔锆刚玉一样，烧结锆刚玉可(kě)以用(yòng)于玻璃和钢铁行业中热震性能(néng)较差的耐火制品。另外，锆刚玉的耐磨性较好，可(kě)以用(yòng)于高速重负荷的耐磨材料中。

烧结刚玉作為(wèi)一种耐火原料，由于其特有(yǒu)的性能(néng)优点，已经广泛于各种冶金设备和高温窑炉。大多(duō)数耐火制品中均有(yǒu)烧结刚玉作為(wèi)主要原料加入，以提高使用(yòng)性能(néng)。國(guó)内通过这几年烧结刚玉技术的积累和发展，也已经形成了自有(yǒu)知识产权的一套烧结刚玉的生产技术及品种。

因此，在此基础上探索开发不同种类的烧结刚玉，使得烧结刚玉向多(duō)元化发展，在不同的领域和环境下可(kě)以使用(yòng)不同的烧结刚玉，以充分(fēn)发挥各品种烧结刚玉的性能(néng)优点，延長(cháng)耐火材料的使用(yòng)寿命，同时為(wèi)耐火材料新(xīn)产品的发展提供原料支持。郑州荣盛作為(wèi)的中原耐材，不仅注重自身规模的扩大，更重要的是始终站在長(cháng)遠(yuǎn)的发展角度，不断研制出新(xīn)型的耐火材料，从而不断满足更加严格的市场需求，顺应时代潮流的发展。荣盛耐材生产各种高铝砖，耐火砖，粘土砖，浇注料等产品，欢迎广大客户来厂实地考察，并建立長(cháng)久的合作关系。