耐火材料的現狀與發展趨勢研究

關海蘭

陽泉市綜合檢驗檢測中心（國家硅鋁質耐火材料質量監督檢驗中心） 山西陽泉 045000

所謂耐火材料也就是耐火度能夠達到1580℃以上的天然礦石以及工業耐火制品等非金屬無機材料，由于耐火材料具有較好的高溫力學性能，體積穩定，且目前已經發展出了多種類型品種的耐火材料，以滿足不同高溫環境下的應用要求，因此被廣泛應用于各高溫工業領域中。為了促進我國耐火材料的發展，并充分了解耐火材料的現狀，并不斷總結經驗，加強技術創新，以研發出性能更加優越且功能更加多元化的新型耐火材料。

1 耐火材料現狀分析

1.1 我國耐火材料現狀

耐火材料是石油化工、航空航天、電力機械、鋼鐵建材以及軍事工業領域中的重要材料，其中鋼鐵行業所消耗的耐火材料在我國耐火材料總量中的占比達到了70%左右[1]。我國擁有較為豐富的耐火原料儲量，隨著耐火材料技術的進步以及行業的發展，我國近年來已經成為了世界上重要的耐火材料生產以及出口國之一。

1.2 現階段主要耐火材料類型

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

（1）酸性耐火材料。氧化硅是目前酸性耐火材料中的重要組成成分，而耐火粘土磚以及硅磚則是現階段較為常用的耐火產品。

（2）中性耐火材料。在中性耐火材料成分中主要包括碳、氧化鋁等，目前在高溫工業中廣泛采用剛玉制品，其氧化鋁含量達到了95%以上，具有較好的耐火耐蝕性能[2]。

（3）堿性耐火材料。鎂磚是常用的堿性耐火材料之一，其氧化鎂含量一般早80%到85%左右，具有較好的耐火度，且能夠有效抵抗鐵渣以及堿性渣的侵蝕，能夠廣泛適應有色金屬冶煉以及平爐或者電爐等高溫設備的應用要求。

（4）不定形耐火材料。組成不定形散狀耐火材料的成為主要是粉狀或者粒狀耐火原料，通過結合劑使其成為不經成型的耐火產品，比較常見的散狀耐火材料主要包括耐火泥、炮泥以及耐火噴補料等類型。

2 未來耐火材料發展的主要趨勢分析

2.1 向復合型材料方向發展

由于復合型材料能夠在保持單一材料基本性能的基礎上使復合材料獲得更加優越的性能，因此在耐火材料的未來發展中也應加強新型復合耐火材料的研發。雖然目前在耐火材料產品中已經出現了N-N、O-O以及O-N等多種復合型的材料類型，但其仍主要為基本型復合材料，而多相復合型未來將成為耐火材料進一步發展的主要趨勢之一[3]。在耐火材料的研發及應用實踐中，目前雖然已經發展出了鋰鐵礦、鋁酸鈣以及鋅鋁尖晶石等復合型的氧化基耐火材料，不過其應用推廣范圍還相對有限。同時對TiN/SiAION等耐火原料以及合成鋰錳礦復合物耐火原料的制備工藝還需要進行進一步的研發，以準確掌握其性能，降低合成工藝成本，以擴大其應用途徑。在耐火材料的未來發展中應進一步加強對以經濟性更好的耐火原料的研究應用，并要不斷對合成工藝進行優化，以降低耐火材料成本，從而為高溫工業提供更加優質低價的耐火產品。

2.2 向復合型耐火涂層材料方向發展

高溫陶瓷復合型耐火涂層也是耐火材料未來發展的主要趨勢之一。耐火涂層材料主要是通過粉碎耐火氮化物、氧化物以及碳化物等，且復合材料應達到一定的細度標準，以便進行制漿。在制漿時需要合理選擇相應的無機結合劑。傳統的耐火涂層材料雖然在高溫強度、熔點以及彈性模量等方面具有較好的性能，不過其抗沖擊強度以及抗拉強度則難以滿足實際需要。而隨著高溫陶瓷纖維材料和增強型纖維等新型材料在耐火材料中的應用，可以進一步提高溫高復合型陶瓷涂層材料的質量性能，因此未來應進一步加強對復合型纖維耐火材料、高溫纖維材料以及復合型增強材料合成工藝等的研究，以促進我國耐火材料的發展。

2.3 向無鉻無碳化方向發展

隨著綠色低碳等環保理念在全社會的不斷深入，各行業領域都需要進行產業升級，以實現低碳環保的目標。在此背景下耐火材料也需要向無鉻化以及無碳化等方向發展，以適應世界耐火材料領域的發展要求由于目前已經有很多國家地區都已經出臺了不得適應含鉻材料的強子規定，因此在新型耐火材料的研發中必須高度重視這一政策趨勢，積極研發環保性能更好的耐火材料。利用可以采用尖晶石以及剛玉等作為耐火原料，并添加適量細粉狀氮化硅鐵，利用過渡塑性原理進行無鉻不燒新型耐火材料的制備，以提高耐火材料的抗侵蝕性、抗氧化能力，改善耐火材料的各項物理性能，并降低耐火材料成本，以取代傳統的鎂鉻磚等耐火材料，滿足RH精煉爐等生產需求。

2.4 不斷加強與納米技術等新材料技術的融合

隨著納米技術等新型材料技術的不斷發展與完善，在耐火材料的研發中應積極引入相關技術，以進一步提高耐火材料的性能。以納米技術為例，在耐火材料中可以采用納米粉作為載體的一種，通過對其分子組織方式的利用使納米粉與耐火澆注材料相互融合，這樣就可以在材料表面形成保護膜，以達到擴大耐火材料產品體積、優化耐火材料性能等目的。與納米技術的融合已經成為耐火材料發展的重要方向之一，因此應加強對納米技術在耐火材料中的應用研究，以研發出性能更加優越的耐火材料產品。

3 結語

為了促進我國高溫工業的現代化發展，需要在充分了解耐火材料現狀的基礎上加強對高性能高品質新型耐火材料的研發，以豐富耐火材料的功能，延長材料壽命，從而拓展耐火材料的應用范圍，因此應大膽進行技術創新和改進，積極引入先進的材料技術，使我國成為耐火材料強國。