国际陶瓷业新型耐火材料技术现状 - 憨鼠网

烧成是陶瓷工业中重要的工序，耐火材料则是保证提高陶瓷烧成效率的重要辅助材料。国际建筑卫生陶瓷工业发展的同时，亦非常注重烧成节能技术的提高与创新。由于陶瓷用耐火材料与陶瓷制品节能企业的经济效益密切相关，故为世界各国陶瓷企业极度重视。欧洲建筑卫生陶瓷企业将陶瓷用耐火材料产品的标准看作与高档陶瓷制品生产一样重要，有时耐火材料的技术标准规定得更高、更严格。日本建筑卫生陶瓷企业多年来致力于采用高科技改进与研制高技术含量的耐火材料制品，从而有力地促进了整个陶瓷工业的发展。在开发新型耐火材料产品时，世界发达国家重视从技术理论和新型材料研究方面展开科研工作，由于研究工作起点高、收效快，取得了一系列的成果。现在，世界范围内能源供应日趋紧张，使陶瓷工业的发展速度受制于节能技术提高的因素加大。几十年来，国际建筑卫生陶瓷业的每次进步，都伴随着耐火材料节能效果的提升，其中各种新型耐火材料一直发挥着领头作用。

1、先进工艺技术与质量控制。

从外观看，欧洲陶瓷用耐火材料制品外形光洁整齐、规整度高，显示了良好的制造工艺机能。此外，这类耐火材料产品的理化性能优良，使用寿命长。在间歇窑炉中，由于使用了优质纤维耐火材料，极大地提高了间歇窑的烧成效率。另外在窑车中使用耐火材料纤维后，减轻了窑车的重量，提高了隔热效果，增强了窑炉的利用率，节约了大量的能源，同时也大大消除了环境污染。早在十几年前，英国的间歇窑已大量采用陶瓷纤维做窑炉内衬，使节能效果达到30-35左右。隧道窑内则采用硬质材料作为隔热层，其他为同一材质不同密度的轻质砖砌筑。其膨胀系数基本上相同，由棚板蛭石粒、纤维构成的装配式轻型窑车，预计节能效果可达到10以上，成为比较理想的窑车。目前英国与德国的陶瓷窑具（其中包括匣钵）使用的材质有两种：一种是适用于1320的堇青石质材料；另外一种是适于高温使用的（1400℃-1650℃）莫来石质材料。堇青石质材料在1240℃以下使用，采用氧化气氛，使用次数可达400次-500次之多；莫来石棚板（规格约为300×450×25ｍｍ），使用于高温还原焰，1420℃连续使用不会出现问题。这两种材质的耐火材料生产出的匣钵，不论在哪种条件使用，都显示出极佳的效果。

日本建筑卫生陶瓷企业使用的耐火材料制品，其生产工艺与生产高档瓷器一样要求非常严格，特别是对进厂原料中的关键成分如铁以及其他有害杂质的控制非常严格。由于原料的供应采取了专业化、标准化生产方式，始终保证了耐火材料原料成分的一致性。由于加工精度的提高，原料的颗粒度比较细，在采用油压机进行干压或半干压成型，产品的尺寸精度高，棚板类板状耐火材料制品，其中心弯曲度允许值为千分之二至四左右。产品出厂前，对每块板必须经过严格的专项检验，如果变形达到十分之一时，则要及时矫正模型。成型好的半成品，经过吸坯器，摆放在平框架上干燥。由于采用了旋转式干燥方式，干燥变形率很低。欧洲耐火材料制品烧成时间比我国长很多，因此产品烧结程度好，内外一致且变形少。严格的生产工艺控制技术与质量管理制度，是欧洲耐火材料制品性能高、节能效果好、反复使用次数多、不易破损的原因。

2、新型窑墙用耐火材料。

目前，世界上许多国家隧道窑用耐火材料使用了轻质材料与硬质材料两种。其中硬质耐火材料分为粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅砖、半硅砖及其它部分。粘土耐火砖含三氧化二铝35％，高铝耐火砖中三氧化二铝含量为43％-96％，其中莫来石中三氧化二铝含量为75.65％；硅线石内三氧化二铝含量为60％；硅砖中以二氧化硅为主，含量达到95.6％。英国某公司设计建造的烧制卫生陶瓷的隧道窑炉，烧成温度为1250℃，窑墙的热面采用氧化铝含量为54-60％大硅线石砖。其背面为114毫米的较高级的隔热砖，然后是230毫米的较低级的隔热砖，最后是315毫米的隔热粉与114毫米的红砖。拱顶也采用硅砖砌筑，紧接着是两层厚75毫米的不同级别的隔热砖，再用隔热粉与一层水泥浆料抹平窑顶。英国摩根公司和道尔顿公司是专门生产装配式高温轻质隧道窑炉的公司。摩根公司的窑炉烧成温度为1420℃，烧成气氛为还原焰。其预热带热面采用42-44％的耐火砖。烧成面采用的是硅线石砖。其它各处大致相同。道尔顿公司隧道窑的热面采用的都是高铝轻质砖。其它部位则采用膨胀系数相同的同一材质不同密度的轻质砖。如热面的温度范围可达1100-1500℃，其体积密度为0.42-0.77g/cm3。具有不同的热传导率。

新式间歇窑由于大量采用陶瓷纤维作窑墙材料，技术含量与技术地位发生明显的变化。目前全部采用陶瓷纤维的间歇窑日益增多 内衬全部采用氧化铝含量98％陶瓷纤维的间歇窑，其使用温度可高达1600℃。由于保温效果好，其外墙散热温度可低于60℃。摩根窑炉公司间歇窑炉的窑墙总共有六层组成，最外侧为3毫米厚低碳钢板，其次第二层是50毫米厚的石棉板，第三层是25毫米厚的陶瓷纤维（密度为64kg/m3）。第四层是25毫米厚、密度为98kg/m3的纤维，第五层是密度为128kg/m3的纤维，最里层为25毫米厚、密度为128kg/m3的陶瓷纤维，或者采用经过抽真空的纤维板。目前由于纯纤维窑炉内衬窑炉技术上的成熟，采用纤维加部分其它耐火材料的窑炉类型减少。陶瓷纤维在建造窑炉方面最大的优点是其密度小，小于0.2g/cm3。因此采用陶瓷纤维的窑炉，节能效果最大可以达到30-35％，又可以实现快速烧成，取得非常高的热效利用率，是近年来建筑卫生陶瓷技术创新与产品创新最明显的标志。此外，陶瓷纤维还具有良好的抗热震性，很好的高温化学性，这些优点导致了间歇窑技术地位的提升。陶瓷纤维制品形成了纤维棉、纤维毡、纤维毯、纤维砌块及纤维构件等非常多的品种，为在建筑卫生陶瓷大规模的普及提供了技术上的方便。近年来，新兴陶瓷窑发生革命性的变化与进步，许多方面得益于陶瓷纤维材料的应用。

陶瓷纤维的使用寿命与窑炉内的烧成气氛密切相关，在氧化焰气氛下，仅作高温素烧时，其寿命可达10年左右。而在还原焰时，由于窑炉中碳和硫的沉淀作用，有可能缩短纤维的使用寿命。