不定形耐火材料品種繁多，性能差別顯著，施工、維護(hù)對(duì)使用壽命影響極大。為了提高水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，耐火材料工程師需要熟悉各種不定形耐火材料的性能，掌握在不同條件下選擇、使用這些材料的方法。

不定形耐火材料的關(guān)鍵有三點(diǎn)：其一，結(jié)合方式；其二，升溫后膠結(jié)物內(nèi)部、膠結(jié)物和被膠結(jié)物之問、被膠結(jié)耐火原料之間錯(cuò)綜復(fù)雜的反應(yīng)；其三，不定形耐火材料與窯料、窯氣、錨固件、窯體之間更加復(fù)雜的物理化學(xué)作用。

結(jié)合是不定形耐火材料的基質(zhì)之間，基質(zhì)和骨料之間產(chǎn)生粘接而具有抵抗外力作用而不破壞的能力。一般情況下，不定形耐火材料的結(jié)合分為水泥結(jié)合、化學(xué)結(jié)合、凝聚結(jié)合三種方式。

狹義上，水泥指鋁酸鈣水泥。水泥結(jié)合是依靠水泥水化產(chǎn)生的結(jié)合。水化是固態(tài)物質(zhì)和水反應(yīng)，形成固態(tài)含水物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。水泥結(jié)合包括下述三種類型：

①水泥水化產(chǎn)物之間直接發(fā)生物理化學(xué)作用產(chǎn)生的結(jié)合；

②水化產(chǎn)物和高活性物質(zhì)(如硅溶膠)反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)合；

③水化產(chǎn)物和硅灰、煅燒高嶺土微粉、煅燒氧化鋁微粉等具有火山灰活性物質(zhì)的表面發(fā)生物理化學(xué)作用產(chǎn)生的結(jié)合。

化學(xué)結(jié)合是依靠結(jié)合劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)合。但是，這些化學(xué)反應(yīng)不包括可水化物質(zhì)與水的反應(yīng)，至少不以水化為主，否則，就應(yīng)歸類于水化結(jié)合。一般情況下，常見的化學(xué)結(jié)合有下述三種類型：

①結(jié)合劑和耐火材料反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)合；

②結(jié)合劑和硬化劑反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)合；

③以上兩種方式復(fù)合產(chǎn)生的結(jié)合。

例如，水玻璃結(jié)合既可以由結(jié)合劑和耐火材料反應(yīng)產(chǎn)生（水玻璃鎂磚），也可以由結(jié)合劑和硬化劑反應(yīng)產(chǎn)生(水玻璃+氟硅酸鈉）磷酸鹽結(jié)合既可以由結(jié)合劑和耐火材料反應(yīng)產(chǎn)生(磷酸鹽耐火磚)，也可以由復(fù)合結(jié)合產(chǎn)生（由磷酸作結(jié)合劑，水泥作促凝劑制作的磷酸鹽結(jié)合不定形耐火材料）。

凝聚結(jié)合指由微粉凝聚產(chǎn)生的結(jié)合。凝聚結(jié)合有下述兩個(gè)關(guān)鍵：

①實(shí)現(xiàn)微粉由分散到凝聚的轉(zhuǎn)變，這就需要遲效硬化劑：

②增大固相體積，減少液相體積，減少氣孔率和提高微粉間的粘接力。這樣就或多或少地與水泥結(jié)合有些關(guān)聯(lián)。

廣義上說，水泥是能發(fā)生水化反應(yīng)，進(jìn)而通過直接和間接地物理化學(xué)作用產(chǎn)生結(jié)合或強(qiáng)度的粉狀物質(zhì)。升溫中，不定形耐火材料中發(fā)生一系列十分復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。常見的物理化學(xué)反應(yīng)以超低水泥結(jié)合耐火澆注料為例有下述：

①脫去游離水；

②水化物脫去結(jié)合水；

③水化物的轉(zhuǎn)變；

④脫水水化物和硅灰的反應(yīng)；

⑤硅灰和氧化鋁微粉的反應(yīng)；

⑥在莫來石的晶核的作用下，從中問相中形成莫來石晶體；

⑦形成發(fā)育良好的莫來石、鈣長(zhǎng)石新生結(jié)合相。

使用中，超低水泥澆注料承受十分復(fù)雜的工作負(fù)荷，逐漸變質(zhì)、損壞：一是高溫窯氣對(duì)耐火材料的輻射、對(duì)流傳熱；二是灼熱窯料產(chǎn)生的沖擊、磨損；三是窯料中CaO等產(chǎn)生的侵蝕；四是窯氣中K2O等揮發(fā)性組分侵入、凝聚和侵蝕耐火材料；五是窯溫變化產(chǎn)生的熱震破壞；六是因溫度、熱膨脹系數(shù)的不同，不定形耐火材料、錨固件和窯體問產(chǎn)生很大應(yīng)力，致使窯襯損壞或錨固件被拔出；七是錨固件受到氧化、腐蝕破壞，致使襯料垮落。

外人看來，不定形耐火材料似乎簡(jiǎn)單。實(shí)際上，不定形耐火材料是一種高度非均質(zhì)、多層次的復(fù)合材料。制造中，不定形耐火材料微觀結(jié)構(gòu)形成、發(fā)展，產(chǎn)生結(jié)合的原理相當(dāng)復(fù)雜。使用中，不定形耐火材料如何抵抗高溫、侵蝕、熱震、機(jī)械應(yīng)力的破壞而獲得更長(zhǎng)使用壽命的問題更加精深。

因此，要選好、用好不定形耐火材料并不容易。首先，要熟悉各種不定形耐火材料的特性；其次，要弄清使用部位的后，仔細(xì)觀察使用結(jié)果，深入分析后，找出存在問題和提出解決方案。

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