《耐火材料》2020年刊登文章技术分析

2020年《耐火材料》发表文献量为124篇，编辑部尝试对这些论文进行盘点，选择部分有特殊意义的重点文章，综述成文，权作索引，希望发现当今耐火材料技术发展的脉络和特点。

一、耐火原料的发展

我国是耐火原料资源十分丰富的国家。黏土、硅石和白云石分布广泛、质地优良；高铝矾土、菱镁矿和石墨得天独厚，堪称中国耐火原料的三大支柱；硅线石族矿物（硅线石、红柱石、蓝晶石）前景看好；铬铁矿、锆英石的潜力在开发中；固体废弃物的再利用等。我国常用耐火原料包括矾土基原料、镁质原料、非氧化物材料以及添加剂等。

2020年《耐火材料》刊登耐火原料方面文章24篇。

矾土基原料的文章有8篇：舒小妹等以高岭土矿为主要原料制备了轻量莫来石骨料，然后以轻量莫来石骨料等体积替代莫来石-碳化硅耐火材料中的均化矾土骨料，并研究了莫来石-碳化硅材料的性能。李有奇等研究了不同工业氧化铝粉粒度对活性氧化铝微粉显微结构及性能的影响。司超伟等以无水乙醇为研磨介质，将工业氧化铝粉、铁精矿粉、石墨粉、氯化钠混合粉研磨、烧成、合成了铁铝尖晶石粉，研究了研磨时间（分别为0、3、6、9和12 h）对熔盐法合成铁铝尖晶石的影响。张晓序等将工业铬绿分别与平均粒度约为60 nm的η-Al2O3粉、平均粒度约为100 nm的γ-Al2O3粉和平均粒度约为500 nm的α-Al2O3粉按x（Cr2O3）∶x（Al2O3）＝1∶1的比例配料，以聚乙烯醇（PVA）为结合剂，埋碳烧成了Al2O3-Cr2O3固溶体。王浩等研究了不同外加剂（柠檬酸、乳酸铝和硫酸铝）对可水合氧化铝水化行为的影响。而郭柳等研究了相组成和比表面积不同的两种不同厂家的水合氧化铝在40℃下分别养护15 min、30 min、2 h、6 h和12 h后的水化行为。魏林雯等为探索耐火材料3D打印成型骨料，以0．38～0．55（A料）、0．27～0．38（B料）和0．25～0．27 mm（C料）3种粒级的滚动成型氧化铝球为研究对象，研究烧结温度和抛光时间对氧化铝球平均粒径、圆度、球形度、休止角和颗粒耐压强度的影响。孟庆新等以菱镁矿细粉和天然硅石粉为原料，分别采用三种不同方案（干磨并半干法成型、湿磨并湿法挤泥成型、湿磨并半干法成型）煅烧制备出高纯镁橄榄石质轻质微孔合成原料。

镁质原料的文章有5篇：刘小楠等介绍了近年来烧结氧化镁的研究现状、不同影响因素对烧结过程的影响、菱镁矿锻烧过程的烧结机制及动力学，提出研究中存在的主要问题并指出烧结氧化镁未来研究的发展方向。高陟等简述了国内外菱镁矿的利用现状，总结了利用菱镁矿制备高致密烧结镁砂、镁质晶须、纳米氧化镁材料的研究进展，并展望了高效利用菱镁矿资源的发展方向。崔妍等采用座滴法研究了不同钙硅比（CaO与SiO2物质的量比分别为0．6、1、1．5和1．8）的硅酸盐杂质相与MgO基板的润湿行为，还研究了添加La2O3对低品位菱镁矿制备烧结镁砂的影响。史树威等采用新型节能环保机械化竖窑制备的烧结镁砂可用于高性能的玻璃窑蓄热室凝结区用格子砖。

非氧化物材料的文章有7篇：刘萍等综述了氮化硅粉体的制备方法和国内外研究现状，并对目前大规模采用的硅粉直接氮化法和碳热还原SiO2法存在的问题进行了分析。孙佳佳等综述了SiC及其复合材料高温氧化行为及各因素对其氧化的影响，还对SiC及其复合材料的氧化研究进行了展望。刘坤等制备了SiC-B4C复合陶瓷粉，其中一篇为了提高晶体硅砂浆切割废料的综合回收利用，以硼酸、石油焦粉为原料，以除杂后d50＝2．68μm晶体硅砂浆切割废料为烧结助剂，在1 850℃碳热还原原位合成；另一篇是为了稻壳更好的被回收利用，也是以硼酸、石油焦粉为原料，碳化稻壳为添加剂，经1 800℃碳热还原原位合成。李忠轲等按B2O3和炭黑质量比为55∶45进行配料，于氩气气氛下采用微波烧结法制备了碳化硼-石墨化炭黑复合粉体。王晓峰等将石油焦与SiO2微粉以质量比1∶2进行混合，在中频感应炉中以1 650℃冶炼45 min得到了晶粒生长较好、含量高达93．50%（w）的碳化硅粉体。王杏等以ZrO2和Mg粉为主要原料，在熔盐介质中氮化合成ZrN粉体，并研究了合成的ZrN对硅粉氮化的影响。

添加剂方面的文章有2篇：陈洋等以不同粒度的板状刚玉、ρ-Al2O3细粉和硅微粉为主要原料，硅酸盐水泥为结合剂，轻质氧化镁为添加剂制备了一种可室温固化、使用温度在1 300℃以上、剪切强度较大的无机高温黏结剂。康驰等以硅砂、硼砂、Na2O为主要原料，以水玻璃为结合剂，钠基膨润土为悬浮剂，研制了铝碳质长水口用无铝抗氧化涂料。

锆英石质原料的文章有1篇：高振昕等研究了＜150μm的粒状锆英石在1 650℃保温2 h热处理条件下分解的显微结构。

固体废弃物再利用的文章有1篇：刘新杰以朔州电厂粉煤灰为例，研究了温度处理后粉煤灰的特性。

我国耐火原料的开发和应用均取到了较大的成功，耐火原料及其制品为钢铁、建材、化工、有色等行业的发展做出了巨大的贡献。拼搏不息，奋斗不止。今后耐火原料的发展趋势是：1）天然原料的均化、提纯和改性，如矾土、焦宝石和镁橄榄石等。2）通过优化和改进现有生产工艺，或采用全新的生产工艺，生产出成本更低、性能改进的原料。3）新型原料的开发和利用，特别是复合型原料，超细粉体原料、轻质原料、结合剂和外加剂等。4）加强固体废弃物的回收利用，降低环境污染和耐火材料的成本。因此，需要在原料多样化、复合化、低耗能、新型化、绿色化等方面做进一步的工作。

二、不定形耐火材料是主要研究方向

不定形耐火材料因在生产、劳动生产率、节能、施工效率、适用性、使用安全性、材料消耗等方面有胜过定形耐火制品的优势，符合低碳经济要求和国家提出的“绿色耐材”理念。

2020年《耐火材料》发表不定形耐火材料方面的文章有18篇：唐艳东等分别综述了在炮泥原料、炮泥结合剂、添加剂以及其他方面的最新研究进展，对当前改善炮泥的研究思路做了剖析与总结，展望了炮泥的研究发展方向。任海成等以电熔白刚玉、碳化硅、焦炭、树脂粉、氮化硅铁和广西白泥为主要原料，制备了Al2O3-SiC-C质炮泥，探究含硼添加物加入量对其结构与性能的影响。王杰曾等介绍了在金属表面涂覆的金属-陶瓷复合材料，叙述了该材料的常用原料、流行工艺、使用案例，研讨了该材料的设计法则，指出在金属表面涂覆金属-陶瓷防护层，不仅简单、可行、经济，还可有效提高金属材料的耐磨、耐热和抗氧化性，能够大幅改善金属材料的使用效果。徐国涛等分析了连铸中间包涂料组成及性能对钢水增氢的影响。于振飞等研究了Al2O3亚微米粉外加量对分层挤出打印Al2O3-SiO2质耐火材料性能的影响。李金雨等研究了垃圾焚烧炉用均质料-碳化硅质抗飞灰附着浇注料。韦祎等以高炉出铁沟用含炭黑Al2O3-SiC-C浇注料基质为研究对象，研究了表面活性剂种类、加水量和炭黑加入量对浇注料基质流变特性的影响。齐进等研究了添加微量碳化硅粉对刚玉-莫来石浇注料性能的影响。刘朋狄等研究了钢包用铝镁尖晶石质浇注料的性能。李仕祺等研究了活性氧化铝微粉种类对钢包用ρ-Al2O3结合Al2O3-MgO浇注料性能的影响。张青霞等以板状刚玉、烧结镁砂、α-Al2O3微粉为主要原料，以铝酸钙水泥为结合剂制备了铝镁质喷补料，研究了SiO2微粉添加量对其性能的影响。饶康等引入预合成尖晶石研究了其对铝镁质干式料性能的影响。闫光辉等研究了基质对刚玉-尖晶石质湿式喷射料流变性能的影响。陈登峰等研究了CA2合成原料对刚玉浇注料性能的影响。张佩雄等研究了铝酸钙水泥含量对刚玉质浇注料经800℃煅烧后强度变化与水化产物的物相组成和结构形貌演化的影响，还研究了300℃处理后铝酸钙水泥（CAC）结合刚玉质浇注料强度变化与水化产物的相组成和结构形貌的关系。丛江波等分析了水泥窑燃烧器浇注料的损毁原因。杜佳军明确了循环流化床锅炉耐磨耐火材料检修要点。

预计今后不定形耐火材料的发展为：1）继续朝着低水泥、超低水泥和无水泥浇注料方向发展；2）结合剂的种类越来越多；3）将高温工业窑炉上用后的废弃耐火材料再生利用于浇注料；4）纳米技术和3D打印技术推动浇注料的新发展；5）施工方法向着简便化、机械化和高效化的方向发展；6）从烘烤的角度看，更多的不定形耐火材料具有可以快速乃至免烘烤的特性。

三、多孔陶瓷研究项目增多

多孔陶瓷是以孔洞的存在为结构特征的陶瓷材料，气孔率通常为20%～97%。多孔陶瓷具有气孔率高、比表面积大、相对密度小、热导率较低等优点，广泛应用于冶金、化工、环保、生物医药、航空航天等领域，已在世界范围内引起了材料工作者的极大兴趣。

《耐火材料》近年来也收录了较多关于多孔陶瓷的研究文章，2020年刊登有11篇：何江锋等综述了近年来国内外在SiC多孔陶瓷制备方法方面的研究进展，总结了物理成孔法（包括颗粒堆积法、冷冻干燥法及3D打印法等）和化学成孔法（包括添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法与生物模板法等）制备SiC多孔陶瓷的优缺点，并对其发展方向和重点进行了展望。张会等介绍了目前国内外对堇青石多孔陶瓷的研究现状，阐述了堇青石多孔陶瓷在制备过程中所存在的问题，并对其应用前景进行了展望。刘庆祝等为降低多孔陶瓷的制备温度，以电熔白刚玉粉为主要原料，以磷酸二氢铝为结合剂，以硅溶胶和硅溶胶-硼酸为耐水改性剂，以淀粉为造孔剂，分别在600、700、800、900℃保温2 h烧成制成刚玉基多孔陶瓷。刘可乐等以固体废弃物煤矸石为原料，采用聚氨酯发泡技术于1 150℃煅烧2 h制备了具有三维网状孔壁结构的煤矸石多孔陶瓷，并探索了其对亚甲基蓝的吸附性能。罗志勇等为研制可长期用于800℃以上高温烟气净化的陶瓷膜过滤材料，原位反应制备了显气孔率为37．2%、平均孔径为46．5μm、常温抗折强度为22．5 MPa的莫来石结合碳化硅支撑体。马北越等以晶体硅切割废料和活性炭为原料，快速合成SiC粉体，然后以合成SiC粉为原料，以淀粉和石墨为造孔剂，埋碳制备了SiC多孔陶瓷试样；马北越等还以粉煤灰和高铝矾土为主要原料，工业碳化硅为发泡剂，五氧化二钒为助熔剂，在1 450～1 550℃煅烧2 h成功合成了莫来石闭孔陶瓷。徐娜等以氧化铝微粉为原料，聚丙烯酰胺为分散剂，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为发泡剂，氯化铵为固化剂，硅溶胶作为硅源和结合剂，采用发泡-流延成型工艺制备多孔莫来石发泡陶瓷。郑翰等以非晶态氮化硅为原料，添加不同量Li2CO3，采用真空多级烧结法制备多孔Si2N2O陶瓷。吴晓鹏等以花岗岩废料和黏土为主要原料，以SiC微粉为发泡剂，经球磨混合、造粒、装模（坩埚）煅烧制成泡沫陶瓷。丁俊杰等采用有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷过滤器，研究了二次挂浆工艺对其性能的影响。

多孔陶瓷仍面临着如下的挑战：1）制备工艺较复杂，不仅耗时而且难以实现大规模生产；2）制备过程不环保，原料中有机物的高温分解会带来一定程度的环境污染；3）制备成本较高，原料种类较多，且价格比较昂贵，并且制品的制备都必须经过高温过程；4）制品的孔结构和微观结构难以有效控制，制备过程存在较多不可控因素；5）制品的孔隙率及强度尚需进一步提高，并扩大其应用领域。因此，SiC多孔陶瓷也需要向简单化、绿色化、低温、低成本、高性能的方向发展。