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1、特種耐火材料概述

特種耐火材料是在傳統(tǒng)陶瓷和普通耐火材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是以高熔點(diǎn)、高純氧化物、非氧化物和炭素等單一材料或相互復(fù)合材料為原料，采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝或特殊生產(chǎn)工藝，具有特殊性能和特殊用途的新型耐火材料，又稱高溫陶瓷或高溫材料。

特種耐火材料的特點(diǎn)：采用高純原料，一般需要人工合成、提純，很少用天然原料。采用特種生產(chǎn)工藝如：超微粉技術(shù)、噴霧造粒技術(shù)、特殊成型工藝技術(shù)(等靜壓成型、熱壓成型、注射成型等)，一般需細(xì)粉成型，幾個微米到幾十微米，采用高溫?zé)桑话愦笥?span lang="EN-US">1800℃，在各種氣氛或真空條件下燒成。生產(chǎn)工藝流程為：原料提純處理→粉碎→配料→素坯成型→干燥→素坯預(yù)燒→粗加工→燒成→最后加工。

特種耐火材料包括高熔點(diǎn)氧化物材料及其復(fù)合材料;高熔點(diǎn)非氧化物(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物等)及其復(fù)合材料;金屬陶瓷、高溫涂層及纖維增強(qiáng)材料等。由于特種耐火材料具有的特殊性能，廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)中科技、軍事、航空及各種高溫工業(yè)中，是不斷受到重視的高溫材料。

2、特種鎂質(zhì)耐火材料

2.1概述

氧化鎂是高熔點(diǎn)氧化物，熔點(diǎn)2800℃，屬立方晶系，NaCl型結(jié)構(gòu)，理論密度3.58g/cm3，莫氏硬度6，電絕緣性好，熱膨脹系數(shù)大，20～1000℃平均熱膨脹系數(shù)13.5×10-6/oC，100～1000℃熱導(dǎo)率為6.96W/m.k，氧化鎂制品有較高蒸汽壓，在使用時受氣氛影響較大，在氧化氣氛中可使用到1700℃，超過1700℃，將被還原成金屬鎂，在真空中可使用到1600～1700℃。氧化鎂的另一個性質(zhì)，遇水或在潮濕空氣中極易水化，生成氫氧化鎂，伴隨體積效應(yīng)，實(shí)際生產(chǎn)和使用中要給予足夠重視。氧化鎂屬于弱堿性物質(zhì)，幾乎不被堿性物質(zhì)侵蝕，對金屬和堿性溶液有較強(qiáng)的抗侵蝕能力?？捎米魅蹮掕F、鎳、鈾、釷、錫、鉛、銅、鈷及其他合金等，還可用作澆注金屬用的模子，高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)管、高溫爐襯材料等。

2.2 高純氧化鎂原料

高純氧化鎂原料是從含鎂礦石中分解、提純制得，工業(yè)上制取MgO主要以菱鎂石、水鎂石、白云石和海水等為原料，先將含鎂原料經(jīng)過酸、堿化學(xué)反應(yīng)處理，制得各種鎂鹽，然后經(jīng)過加熱分解，再進(jìn)一步化學(xué)處理或熱處理得到高純氧化鎂原料。熱處理過程主要包括去除物理水、結(jié)構(gòu)水、分解反應(yīng)去除酸根離子、燒結(jié)、晶粒長大、完整，若需要活性較大的氧化鎂，煅燒溫度應(yīng)控制在1000℃以下，否則需要高溫煅燒，得到死燒氧化鎂，氧化鎂來源不同、雜質(zhì)種類、含量不同，燒結(jié)性不同，煅燒溫度、再結(jié)晶性不同，由水鎂石經(jīng)熱分解得到的氧化鎂具有最好的燒結(jié)性，體積密度最大，由水氯鎂石經(jīng)熱分解得到的氧化鎂燒結(jié)性較差。

2.3特種氧化鎂制品生產(chǎn)工藝

根據(jù)成型方法不同，分為澆注制品，主要用于生產(chǎn)坩堝、管狀制品、薄片等，擠壓制品主要用于生產(chǎn)圓棒狀、管狀等，等靜壓成型制品主要用于生產(chǎn)坩堝、高溫絕緣材料等，還有搗打制品，機(jī)壓制品等，根據(jù)生產(chǎn)制品大小、形狀、用途不同，采用不同的生產(chǎn)方法。

3、泥漿澆注制品

一般氧化鎂制品，大多采用泥漿澆注法生產(chǎn)，它比生產(chǎn)其他氧化物制品工藝要復(fù)雜些，主要是氧化鎂存在水化問題，在生產(chǎn)中必須充分考慮，以免生產(chǎn)出大量廢品。

(1)原料。生產(chǎn)前將氧化鎂粉料與蒸餾水充分混和制成漿狀，水化三天，使氧化鎂水化充分，生成氫氧化鎂，濾干后在100℃以下烘干，然后裝入剛玉匣缽內(nèi)，于1450℃～1600℃煅燒6～8小時，使氫氧化鎂重新分解成氧化鎂。

(2)泥漿制備。將重新分解成的氧化鎂放入剛玉球磨筒中干磨45～90小時，然后加冷水濕磨75～90分鐘，制成懸浮漿料，通常加入鹽酸，使?jié){料PH=7～8，再過100目篩子除去氣泡。

(3)成型與干燥。在石膏模中澆注1小時后可以脫膜，脫膜后坯料在70℃下干燥24小時，干燥后的坯體經(jīng)1250℃素?zé)渭庸ぁ?span lang="EN-US">

(4)燒成。素?zé)蟮呐髁戏湃雱傆裣焕弮?nèi)密封，在1750～1800℃燒成，保溫2～4小時，制品體密達(dá)3.47～3.54g/cm3，該方法生產(chǎn)工藝流程如下：

高純氧化鎂原料→電熔轉(zhuǎn)相→破碎粉碎→強(qiáng)磁除鐵→蒸餾水水化→烘干(小于100℃)→預(yù)燒(1450~1600℃，8h)→破碎(小于3.327mm)→干法細(xì)磨(45~90h)→加冰水濕磨(75~90min)→泥漿澆注→烘干(小于70℃)→素?zé)?span lang="EN-US">(1250℃)→修坯→燒成(1750~1780℃)→成品入庫

4、等靜壓成型制品

氧化鎂坩堝生產(chǎn)主要采取等靜壓成型法，其特點(diǎn)是熱震穩(wěn)定性比澆注制品好，適合用于稀有金屬冶煉、鉑族金屬及其合金凈化提純、鎳基高溫合金冶煉、鐵-硼永磁材料冶煉等，使用效果十分理想。電熔再結(jié)合氧化鎂坩堝生產(chǎn)事項(xiàng)：

(1)原料：電熔高純氧化鎂原料的化學(xué)成份：MgO≥ 97.5%，SiO2≤ 0.6%，CaO≥ 1.2%，Fe2O3≤ 0.5%，Al2O3 ≤ 0.20%，C/S≥ 2 灼減≤ 0.17 %，體積密度≥ 3.45g/cm3 ，電熔鎂砂主晶相為方鎂石，少量次晶相為C2S，無低溫硅酸鹽玻璃相，晶粒尺寸≥200μm，量大晶粒500μm。

(2)破粉碎：檢選、檢驗(yàn)合格的電熔鎂砂經(jīng)顎式破碎機(jī)，對輥破碎機(jī)破碎成粒度≤2.5mm的骨料，經(jīng)磁選機(jī)嚴(yán)格除鐵，抽出1-0.074mm細(xì)骨料入橡校襯球磨機(jī)細(xì)磨48h，研磨介質(zhì)為剛玉球。細(xì)磨后的電熔鎂砂粒度為200目篩下料≥ 90%。

(3)混料：在小型混砂內(nèi)混料，每次混料量300Kg，泥料當(dāng)班混好當(dāng)班用完。泥料的配料比：電熔鎂砂2.5～0.5mm 40-45%，≤ 0.5mm 20%，≤ 0.074mm 35-40%，結(jié)合劑 2～3%。

(4)成型：坩堝制品在冷等靜壓機(jī)中成型，成型壓力150-200MPa。根據(jù)坩堝容量的不同，可分別在罐體直徑Ф200、Ф320、Ф460等靜壓機(jī)內(nèi)成型。模具使用耐油橡膠外套、鋼制模芯。模具放尺率按成品坩堝壁厚計25%，裝料一般采用周邊裝料。裝料時將橡膠套與模芯的合口處用細(xì)鐵絲扎緊，在振動臺上邊加料邊振動。要求料層均勻，密實(shí)度高。最后加橡膠密封蓋，并用細(xì)鐵絲捆牢。

(5)干燥與燒成：坩堝坯體成型后自然放置24h以上，再經(jīng)120℃，6h干燥，即可入窯燒成，燒成溫度1700℃，保溫6h，總燒成時間約為36h。燒成時應(yīng)用高純電熔鎂砂(粒度2.0-0.5mm)做墊砂。

(6)制品性能：等靜壓成型電熔再結(jié)合氧化鎂坩堝的理化性能見表1。除電熔再結(jié)合氧化鎂坩堝，還有尖晶石結(jié)合氧化鎂坩堝，其生產(chǎn)工藝類似，不再論述。