摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展耐火材料在等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái)耐火材料的技術(shù)性能也在不斷的進(jìn)步相應(yīng)的測(cè)定方法也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此，為了更好的適應(yīng)耐火材料的新技術(shù)發(fā)展，有必要對(duì)其分析方法進(jìn)行必要的探討。在這種背景下本文選取特定的耐火材料為研究對(duì)象，通過(guò)采用實(shí)驗(yàn)研究法重點(diǎn)從耐火材料的密度和孔隙率、抗壓強(qiáng)度化學(xué)組成及毒性特性溶出測(cè)試四個(gè)方面著手，探討了耐火材料的分析方法的應(yīng)用，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了必要的討論，并在最后進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)以求為耐火材料的分析方法更為合理的應(yīng)用提供必要的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：耐火材料；分析；實(shí)驗(yàn)研究

0.引言

耐火材料優(yōu)質(zhì)、高效新品種的發(fā)展，對(duì)從事耐火材料檢測(cè)的工程技術(shù)人員與廣大化驗(yàn)人員提出了新的課題：一方而要尋找新的更科學(xué)的測(cè)試方法，另一方而必須要有比較統(tǒng)一的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，以減少不必要的質(zhì)量爭(zhēng)議。耐火材料主要化學(xué)成份包括氧化鋁（Al2O3）、氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）、氧化鈉(Na2O)、氧化鈣（CaO）和氧化鐵（Fe2O3）等，本研究探討耐火材料的基本性質(zhì)與分析方法。耐火材料成品需要經(jīng)過(guò)抗壓強(qiáng)度、密度、化學(xué)成份、毒性特性溶出試驗(yàn)和孔隙率等項(xiàng)目測(cè)試，以符合資源化的目標(biāo)。

1.耐火材料的分析實(shí)驗(yàn)

1.1耐火材料的密度和孔隙率

耐火材料實(shí)驗(yàn)的煅燒溫度分別為1100℃、1200℃、1300℃、1350℃和1400℃。1200℃煅燒后的試體尺寸為100*100*65mm。根據(jù)CNS619耐火磚視孔隙度（或稱開孔隙率）、吸水率及比重試驗(yàn)法和阿基米德原理，測(cè)定耐火材料試體的體密度、開孔隙率和孔隙率。實(shí)驗(yàn)可知：耐火材料試體的真密度介于3.14~3.55g/cm3，體密度在1.75~1.80g/cm3之間，體密度和真密度隨煅燒溫度的升高而增加；耐火材料試體開孔隙率隨著煅燒溫度的變化，介于9.5~12.8之間，孔隙率則介于44.5~49.7之間，可見耐火材料試體開孔隙率和孔隙率，隨著煅燒溫度的升高而增加。由耐火材料試體外觀可以發(fā)現(xiàn),煅燒溫度越高（1350℃和1400℃），試體表而會(huì)有輕微的裂痕產(chǎn)生，但是不明顯，煅燒溫度為1100℃、1200℃和1300℃時(shí)，則無(wú)這種情形發(fā)生。

1.2耐火材料的抗壓強(qiáng)度

耐火材料抗壓強(qiáng)度的測(cè)試，依據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)CNS11740和CNS616，每一配比設(shè)計(jì)測(cè)試試體數(shù)目為5個(gè)。試體大小為60（L）*60（W）*65mm,試驗(yàn)機(jī)械最大荷重為20噸。耐火材料與煅燒溫度的抗壓強(qiáng)度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，耐火材料試體隨著煅燒溫度的增加，其抗壓強(qiáng)度有增加的趨勢(shì)，抗壓強(qiáng)度值介于31~48MPa之間（煅燒溫度1100-1400℃）。耐火材料抗壓強(qiáng)度符合金屬治煉用火粘土耐火磚和CNS3588高鋁質(zhì)電爐爐蓋磚、高鋁質(zhì)塞頭磚、噴嘴磚、套筒磚、流道磚等煉鋼電爐用耐火磚抗壓強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但是CNS2352高鋁耐火磚分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，則無(wú)規(guī)范此測(cè)試項(xiàng)目?？箟簭?qiáng)度的增加主要原因?yàn)殡S著煅燒溫度增加，耐火材料試體粉料顆粒與顆粒之間會(huì)連結(jié)在一起，使試體產(chǎn)生收縮與致密化的現(xiàn)象。也就是說(shuō)，耐火材料試體煅燒時(shí)，粉末本身的表面能大于其內(nèi)部的自由能，整個(gè)系統(tǒng)的能量會(huì)有舊較低能量區(qū)域進(jìn)行的趨勢(shì)，為了降低粉末顆粒本身的表而能量，粉末與粉末之間勢(shì)必會(huì)通過(guò)原子間的擴(kuò)散行為而互相連接，顆粒間的接觸點(diǎn)將會(huì)因高溫?zé)Y(jié)而形成頸部，來(lái)降低耐火材料整體表面能量。

1.3煅燒后耐火材料的化學(xué)組成

煅燒后耐火材料的化學(xué)組成分析，有助于判斷煉鋁爐渣所衍生開發(fā)的耐火材料，屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的何種耐火用途的產(chǎn)品。耐火材料中的氧化鋁（Al2O3）、氧化硅（SiO2）和氧化鐵（Fe2O3）等三種成份，為定義耐火材料用途、種類和分類的主要項(xiàng)目之一，根據(jù)耐火材料的化學(xué)組成，可以將他們初步歸納為高鋁耐火磚（CNS2352）、煉鋼電爐用耐火磚（CNS3588）、絕熱耐火磚（CNS1047）或金屬治煉用火粘土耐火磚（CNS2394）。從煅燒后煉鋁爐渣耐火材料的化學(xué)組成分析結(jié)果可知，煅燒后煉鋁爐渣耐火材料的主要化學(xué)組成成份，隨著煅燒溫度（1100~1400℃）變化，呈現(xiàn)出些微的差異，主要有氧化鋁、氧化硅、氧化鎂（MgO）和少量的氧化鐵（0.54%~1.05%），氧化鋁、氧化硅、氧化鎂所佔(zhàn)的百分比分別介于63.52%~80.80%、12.19%~30.84%、3.66%~4.44%，若以化學(xué)成份來(lái)作初步判斷，耐火材料可以做為高鋁磚、金屬冶煉用火粘土耐火磚和煉鋼電爐用耐火磚（高鋁質(zhì)電爐爐蓋磚、高鋁質(zhì)塞頭磚、噴嘴磚、套筒磚、流道磚）。CNS239金屬冶煉用火粘土耐火磚無(wú)規(guī)范此測(cè)試項(xiàng)目，但是CNS2352高鋁耐火磚分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氧化鋁的含量需大于50%，而CNS3588煉鋼電爐用耐火磚規(guī)范氧化鋁含量要大于55%。

1.4煅燒后耐火材料的毒性特性溶出測(cè)試

在毒性特性溶出（TCLP）試驗(yàn)巾分析重金屬項(xiàng)目將包括硒、汞、鉛、鎘、鉻及砷等有毒重金屬。其巾，從耐火材料pH值及溶出的重金屬濃度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，pH只值為9.7，毒性溶出重金屬濃度遠(yuǎn)低于法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)值。因此，耐火材料試體經(jīng)由TCLP的測(cè)試后并無(wú)重金屬溶出的疑慮，可以取代原制成的金屬氧化物原料如氧化鋁，這樣能減少天然資源的耗用，避免原料開採(cǎi)對(duì)環(huán)境造成沖擊。

2小結(jié)

總體而言，對(duì)于耐火材料的分析方法近年來(lái)研究較多，除原有方法應(yīng)用擴(kuò)展外，新的分析體系的建立，以及各種新的分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了耐火材料的分析方法悶高靈敏度、高選擇性以及自動(dòng)化方甸發(fā)展，使耐火材料的測(cè)定水平肉更高方尚邁進(jìn)。大大提高了工效,有了較大的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)檢測(cè)管理理論，一個(gè)完善的化驗(yàn)室應(yīng)具備有同時(shí)能執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的能力，然后根據(jù)生產(chǎn)需要及測(cè)試性質(zhì)選用其巾某一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。一般來(lái)說(shuō)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)立足于理論精確，方法細(xì)致，力求理論與方法上的完善，故適用于進(jìn)出口商檢及企業(yè)間較高一級(jí)的仲裁試驗(yàn)。它必須由熟練的技術(shù)人員或化驗(yàn)人員來(lái)執(zhí)行。其巾某些方法測(cè)定流程比較繁雜，需時(shí)較長(zhǎng)。為了控制生產(chǎn)隨時(shí)把握產(chǎn)品質(zhì)暈，企業(yè)內(nèi)部還必須有一套理論上可靠并經(jīng)多年實(shí)踐反復(fù)證明是可行的快速測(cè)定方法。這類方法流程簡(jiǎn)單，易于掌握，測(cè)定速度快，但準(zhǔn)確度往往受環(huán)境、條件及操作人員熟練程度的影響較大，如氟硅酸鉀法測(cè)定二氧化硅，鐵鈦鋁連續(xù)測(cè)定等。