浅谈中国耐火材料的发展及前景

姬磊

摘要：耐火材料是一种耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的无机非金属材料。其广泛应用于水泥、钢铁、玻璃等重要的工业生产行业中。中国耐火材料的发展历史悠久，其当代的发展已经是能独立研发各种性能较为优越的耐火材料，但依然存在各种缺点和不足。中国耐火材料的发展总体有着向朝着原料优质化、向质量型转变、开拓新品种、新工艺、耐火材料综合消耗等方向发展的前景。

关键字：中国 耐火材料 发展前景

耐火材料定义为耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的无机非金属材料。其主要是以铝矾土、硅石、菱镁矿、白云石等天然矿石为原料经加工后制造而成的。其应用是用作高温窑、炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。主要是广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总.产量的50%～60%。耐火材料的发展在国民工业生产的应用中有着举足轻重的地位。其成产流程大多如图1-1。

1.简述耐火材料的分类和性能要求

1.1分类

1.11按组成来分，耐火材料可分为硅质制品、硅酸铝质制品、镁质制品、白云石制品、铬质制品、错质制品、纯氧化制品及非纯氧化物制品等。

1.12按工艺方法来划分，可分为泥浆浇注制品、可塑成形制品、半干压成形的制品、由粉末非可塑料捣固成形制品、由熔融料浇注的制品、经喷吹或拉丝成形的制品及由岩石锯成的天然制品等。

1.13根据耐火度来分，可分为普通耐火材料制品，其耐火度为158o℃ ～177o℃﹔高级耐火材料制品，其耐火度为1770℃～200o℃，特级耐火材料制品。其耐火度为2000℃℃以上。

1.14根据耐火材料制品的外形来分，可分为定形耐火材料制品，如烧成砖。电熔砖。耐火隔热砖以及实验和工业用绀巳。器皿等特殊制品﹔不定形耐火材料制品，简称散装料，在使用地点才制成所需要的形状和进行热处理，如浇注料、捣打料、投射料、耐火泥等﹔耐火纤维，如铝纤维、硅酸铝纤维等，使用时一般经过加工成毯、毡、板、绳。组合键和纤维块制品。

1-2基本性能要求

耐火材料的性能表现在诸多方面，其中它的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能。结构性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、气孔孔径分布等。热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率等。力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗Co侵蚀性、导电性、抗氧化性等。作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。其中耐火度是耐火材料的最主要的性能技术指标，耐火度越高，其质量也好。

耐火材料的重要性体现在：影响炉子生产率，影响产品质量，影响炉子寿命，以及影响产品成本。

2.中国耐火材料的发展

2.1中国古代耐火材料的制造和应用

中国古代耐火材料制造技艺方面，从许多高温操作工艺如治铁、炼钢、铸铜、陶瓷、玻璃灯的史实来推断，有很好的成就。5000多年以前中国即有陶瓷，2000 多年前即有瓷器。其烧制用的窑炉衬砖和匣钵，均不可缺少耐火材料。明宋应星著《天工开物>（1673）一书中冶铸第八卷载有炼铜的碳素绀蜗含碳30%、以粉状土混合制成，容量可熔铜十斤（5kg），其他炼金、银、铁、锡、等的熔炼炉则以黏土制成。这些都体现着中国古代耐火材料的发展成就。

2.2中国当代耐火材料的发展

高温工业生产都会涉及到耐火材料间题。如钢铁冶炼、玻璃熔制、陶瓷、水泥的烧成，以及耐火材料烧成，都密切与耐火材料有关。中国建国初期耐火材料工业很落后，几乎全是手工作业。通过选用当地原料、改进工艺、强化操作，是一些关键产品（如黏土砖和硅砖）的质量基本达到了当时的标准。

后来，研究开发了高铝砖、镁铝砖、焦炉硅砖、碳砖、碳化硅砖、电熔莫来石砖、耐火混凝土和不烧砖，使用上取得了很好的效果，最突出的科技成就就是从中国资源特点出发，根据中国有丰富的菱镁矿和高铝矾土淡缺少铬铁矿的情况，以镁铝砖代替国外传统使用的镁铝砖。又如利用中国丰富的高铝钒硅土研究开发了各级高铝砖的产品系列，在水泥回转窑、高温隧道等逐步推广使用，都取得了相当的发展。

3.耐火材料发展促进工业产业进步

近三十年来，由于耐火材料的研究不断的深入，新颖优质的耐火材料的层出不穷。与耐火材料密切联系的工业产业得到了足够的动力，使产业效率不断提高，从而促进了产业的进步。粗钢年产量从198o年的3700万吨增长到2009年的56800万吨，跃居世界第一位。连铸钢的产量的增加也较快。2009年10种有色金属的产量为2604.88万吨，同比增长3.99%。2008年的水泥生产产量达到为14.5亿吨，位居第一。现在大型现代化钢铁厂和水泥厂所用的耐火材料已有95%以上采用国内产品。

4.中国耐火材料存在的不足

中国耐火材料年生产的主要问题是质量不够稳定，优质高效新产品不足，以致使用寿命低，消耗高。中国国内的耐火材料产品中，普通制品仍占据很大比例，优质长寿节能产品少。与国际水平相比，其耐火材料生产存在着“高耗低效"的问题。其出现的原因有两方面：一方面是中国国内耐火材料存在着质量低、品种少、寿命短的现象，实际生产中有些最容易损坏的地方，按理应该用性能更好的高档的耐火材料，但由于品种少，不得不都用一样的材料，结果导致寿命不同步，浪费比较大。另一方面，中国的钢铁生产工艺和设备亦存在着一些特殊情况。就高炉而言，大中小都有，且中小高炉占有很大比例。

5.中国耐火材料的发展前景

今后耐火材料技术发展的主要方向应当是，根据中国原料资源特点，全面提高质量，终点开发优质高效新产品，采用先进工艺、技術革新和更新装备，以提高使用效果降低使用消耗，适应高温技术苛刻要求。具体今后的发展前景如下：

5.1原料优质化这是发展优质耐火材料的基础。要在选矿、提纯、合成工艺、锻炼技术等方面做大量的研究。原料纯度的提高，烧结程度改善，成分结构均匀，性能稳定，为发展优质高纯高效制品提供了基础。天然耐火原料使用比例逐渐此案将，而经过选矿与合成的高纯度、高密度和质量均匀的耐火原料比例不断提高。另外，在研制耐火材料新品种方面，也，应该立足于中国的资源和需要，研究发展优质、高效、高铝质和碱性制品。

5.2向质量型转变以节能、省力、多品种、高质量、低产量、高利润为特点，加速耐火材料从量到质、从劳动密集型想技术密集型的转变，要有数量型想品种质量型转变。

5.3开拓新品种包括有：高温型耐火制品;低能耗型耐火制品﹔高技术、高性能耐火制品。

5.4新工艺工艺上严格要求精料、精配、高压、高温、复合技术、引用超细粉，通过调节控制显微结构特征，可改进、优化高温性能，尤其是理学性能、抗热震性能和抗侵性能。

5.5耐火材料综合消耗它是上述所有技术进步的综合反映。耐火材料综合消耗（耐火材料产量与钢产量的比值）的不断降低，是耐火材料发展的重要标志。

结语：作为中国工业生产进步中不可或缺的生产因素，耐火材料在中国的发展是有着长久的历史的，当今的发展已经研究开发了高铝砖、镁铝砖、焦炉硅砖、碳砖、碳化硅砖、电熔莫来石砖、耐火混凝土和不烧砖等广泛应用在国民工业生产中的较好的耐火材料。而今后的发展前景是朝着原料优质化、向质量型转变、开拓新品种、新工艺、耐火材料综合消耗等方向发展，继续研发科学高效的耐火材料。

参考文献：

[1]无计非金属材料工艺原理[专著]╱姜建华主编.化学工业出版社2005