定型耐火材料及制备

定型耐火材料多种多样，有耐火砖、异型耐火砖等，使用范围广，其用量比不定型耐火材料多。定型耐火材料及制备包括原料选择、粉碎与筛分、计量配料、混合、困料、成型、烧结(又称烧成，其中包括固化和炭化)等工序，如图所示。前几道工序与不定型耐火材料制备工序一样，这里不再赘述。

以下就定型耐火材料困料、成型和烧结等后几道工序加以叙述。困料是耐火材料生产中比较特殊的一种操作工序，其操作就是将混合好的料在成型之前在一定温度下存放一定时问，使其具有更好的成型性等。例如，在生产镁质砖时，当原料中CaO含量大于2.5％时，就必须进行困料，定型耐火材料及制品的制备工艺流程以促进MgO和游离CaO水化，使混合料具有更好的成型性，并有效防止烧结材料网状裂纹的产生。

成型是定型耐火材料的重要工艺步骤。耐火材料的成型方法有很多，常用的成型方法有机压成型、挤压成型、注浆成型、振动成型、等静压成型、熔铸成型、捣打成型等。成型方法的选择主要依据混合料性质、坯体形状、尺寸及工艺要求来确定。机压成型是常用的方法，该法使用压砖机和钢模具将混合料压成坯体。如经混合所得的混合料，可采用压机、压模等装置在80～200N／mm2压力下压制成型。以镁碳砖为例，压制采用先轻后重多次加压的方法，先轻压4～6次，再重压8次，耐火砖砖坯密度可控制在2.99／cm3左右。挤压成型用于管状坯体的成型。注浆成型一般用于中空壁薄的坯体成型。振动成型一般用于成型大的异型耐火砖。等静压成型是在混合料各个方向上施加等同压力的成型方法，所用模具为橡胶或塑料制的柔性模具，采用油、水或甘油等液体介质进行压力传递，等静压成型主要用于成型形状复杂的大件及细长形的制品。熔铸成型是将配合料经高温熔化后直接浇铸成制品的方法，熔铸成型制品具有晶粒大、结构致密、强度商、耐侵蚀性好等特点。

成型方法和成型工艺条件往往影响耐火材料的性能，当用酚醛树脂作为黏合剂时，要选择适当的树脂黏度、混合温度、成型设备、成型方法及工艺条件，使耐火材料的气孔率得到控制，提高耐火材料的耐侵蚀性等。加热或烧结加有酚醛树脂的耐火材料是耐火材料制备的最后一道工序。成型后的材料坯体在200～1000℃温度范围内烧结(涉及固化及炭化)后即得耐火材料及制品。一般前期温度较低，主要为树脂固化阶段，保持20～24h，而后期温度较高，主要是树脂炭化阶段。在加热过程中酚醛树脂固化并伴随着树脂中低沸点溶剂的释放。高沸点溶剂的使用要考虑在烧结前后尽量使其除去。如酚醛树脂黏合剂常使用的乙二醇溶剂在较低温度下(如果加热温度低于200℃)往往会保留，若继续加热(烧结)升高温度，残留的乙二醇会逸出，耐火材料常会出现气孔和裂纹。因此，烧结耐火砖的热处理过程一般在减压隧道式窑炉中进行。烧结温度可在900~2000℃范围内，最终温度取决于耐火材料的类型。用酚醛树脂作为黏合剂时，当烧结温度从约400℃到600℃，耐火材料的力学强度会因酚醛树脂的裂解而迅速降低。此外，随酚醛树脂的裂解反应的发生，多种芳香化合物产生并逸出，因此烧结时要注意通风排气。

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