耐火材料的现状与发展趋势研究

关海兰

阳泉市综合检验检测中心（国家硅铝质耐火材料质量监督检验中心） 山西阳泉 045000

所谓耐火材料也就是耐火度能够达到1580℃以上的天然矿石以及工业耐火制品等非金属无机材料，由于耐火材料具有较好的高温力学性能，体积稳定，且目前已经发展出了多种类型品种的耐火材料，以满足不同高温环境下的应用要求，因此被广泛应用于各高温工业领域中。为了促进我国耐火材料的发展，并充分了解耐火材料的现状，并不断总结经验，加强技术创新，以研发出性能更加优越且功能更加多元化的新型耐火材料。

1 耐火材料现状分析

1.1 我国耐火材料现状

耐火材料是石油化工、航空航天、电力机械、钢铁建材以及军事工业领域中的重要材料，其中钢铁行业所消耗的耐火材料在我国耐火材料总量中的占比达到了70%左右[1]。我国拥有较为丰富的耐火原料储量，随着耐火材料技术的进步以及行业的发展，我国近年来已经成为了世界上重要的耐火材料生产以及出口国之一。

1.2 现阶段主要耐火材料类型

目前耐火材料主要包括酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料以及特殊的不定形耐火材料等类型。

（1）酸性耐火材料。氧化硅是目前酸性耐火材料中的重要组成成分，而耐火粘土砖以及硅砖则是现阶段较为常用的耐火产品。

（2）中性耐火材料。在中性耐火材料成分中主要包括碳、氧化铝等，目前在高温工业中广泛采用刚玉制品，其氧化铝含量达到了95%以上，具有较好的耐火耐蚀性能[2]。

（3）碱性耐火材料。镁砖是常用的碱性耐火材料之一，其氧化镁含量一般早80%到85%左右，具有较好的耐火度，且能够有效抵抗铁渣以及碱性渣的侵蚀，能够广泛适应有色金属冶炼以及平炉或者电炉等高温设备的应用要求。

（4）不定形耐火材料。组成不定形散状耐火材料的成为主要是粉状或者粒状耐火原料，通过结合剂使其成为不经成型的耐火产品，比较常见的散状耐火材料主要包括耐火泥、炮泥以及耐火喷补料等类型。

2 未来耐火材料发展的主要趋势分析

2.1 向复合型材料方向发展

由于复合型材料能够在保持单一材料基本性能的基础上使复合材料获得更加优越的性能，因此在耐火材料的未来发展中也应加强新型复合耐火材料的研发。虽然目前在耐火材料产品中已经出现了N-N、O-O以及O-N等多种复合型的材料类型，但其仍主要为基本型复合材料，而多相复合型未来将成为耐火材料进一步发展的主要趋势之一[3]。在耐火材料的研发及应用实践中，目前虽然已经发展出了锂铁矿、铝酸钙以及锌铝尖晶石等复合型的氧化基耐火材料，不过其应用推广范围还相对有限。同时对TiN/SiAION等耐火原料以及合成锂锰矿复合物耐火原料的制备工艺还需要进行进一步的研发，以准确掌握其性能，降低合成工艺成本，以扩大其应用途径。在耐火材料的未来发展中应进一步加强对以经济性更好的耐火原料的研究应用，并要不断对合成工艺进行优化，以降低耐火材料成本，从而为高温工业提供更加优质低价的耐火产品。

2.2 向复合型耐火涂层材料方向发展

高温陶瓷复合型耐火涂层也是耐火材料未来发展的主要趋势之一。耐火涂层材料主要是通过粉碎耐火氮化物、氧化物以及碳化物等，且复合材料应达到一定的细度标准，以便进行制浆。在制浆时需要合理选择相应的无机结合剂。传统的耐火涂层材料虽然在高温强度、熔点以及弹性模量等方面具有较好的性能，不过其抗冲击强度以及抗拉强度则难以满足实际需要。而随着高温陶瓷纤维材料和增强型纤维等新型材料在耐火材料中的应用，可以进一步提高温高复合型陶瓷涂层材料的质量性能，因此未来应进一步加强对复合型纤维耐火材料、高温纤维材料以及复合型增强材料合成工艺等的研究，以促进我国耐火材料的发展。

2.3 向无铬无碳化方向发展

随着绿色低碳等环保理念在全社会的不断深入，各行业领域都需要进行产业升级，以实现低碳环保的目标。在此背景下耐火材料也需要向无铬化以及无碳化等方向发展，以适应世界耐火材料领域的发展要求由于目前已经有很多国家地区都已经出台了不得适应含铬材料的强子规定，因此在新型耐火材料的研发中必须高度重视这一政策趋势，积极研发环保性能更好的耐火材料。利用可以采用尖晶石以及刚玉等作为耐火原料，并添加适量细粉状氮化硅铁，利用过渡塑性原理进行无铬不烧新型耐火材料的制备，以提高耐火材料的抗侵蚀性、抗氧化能力，改善耐火材料的各项物理性能，并降低耐火材料成本，以取代传统的镁铬砖等耐火材料，满足RH精炼炉等生产需求。

2.4 不断加强与纳米技术等新材料技术的融合

随着纳米技术等新型材料技术的不断发展与完善，在耐火材料的研发中应积极引入相关技术，以进一步提高耐火材料的性能。以纳米技术为例，在耐火材料中可以采用纳米粉作为载体的一种，通过对其分子组织方式的利用使纳米粉与耐火浇注材料相互融合，这样就可以在材料表面形成保护膜，以达到扩大耐火材料产品体积、优化耐火材料性能等目的。与纳米技术的融合已经成为耐火材料发展的重要方向之一，因此应加强对纳米技术在耐火材料中的应用研究，以研发出性能更加优越的耐火材料产品。

3 结语

为了促进我国高温工业的现代化发展，需要在充分了解耐火材料现状的基础上加强对高性能高品质新型耐火材料的研发，以丰富耐火材料的功能，延长材料寿命，从而拓展耐火材料的应用范围，因此应大胆进行技术创新和改进，积极引入先进的材料技术，使我国成为耐火材料强国。