1. 按化學(xué)組成分類
| 類型 | 主要成分 | 耐火度 | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|---|
| 硅質(zhì)骨料 | SiO?≥93% | 1670-1730℃ | 玻璃窯爐硅磚、焦?fàn)t硅磚 |
| 高鋁骨料 | Al?O?≥48% | 1770-1850℃ | 高爐內(nèi)襯、水泥窯過渡帶耐火磚 |
| 鎂質(zhì)骨料 | MgO≥85% | 2000℃以上 | 煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯、水泥窯燒成帶鎂鉻磚 |
| 白云石骨料 | CaO·MgO | 1900-2100℃ | 堿性煉鋼爐、鐵水預(yù)處理設(shè)備 |
| 碳化硅骨料 | SiC≥90% | 2200℃（氧化氣氛下需涂層保護(hù)） | 鋁電解槽內(nèi)襯、耐磨窯具 |
| 鋯英石骨料 | ZrO?·SiO? | 1850-2000℃ | 鑄造用耐火涂料、玻璃窯鋯英石磚 |
2. 按原料來源分類
- 天然骨料：如天然鎂砂（菱鎂礦煅燒）、高鋁礬土（天然礦物燒結(jié)）、硅石（石英巖煅燒）。
- 人工合成骨料：通過電熔（如電熔剛玉）、燒結(jié)（如燒結(jié)鎂砂）或化學(xué)反應(yīng)（如合成莫來石）制備，性能更均勻，純度更高。
3. 按顆粒尺寸分類
- 粗骨料：粒徑 > 5mm，用于增強(qiáng)材料的抗沖擊性（如高爐出鐵溝澆注料）。
- 中骨料：粒徑 1-5mm，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)致密度。
- 細(xì)骨料：粒徑 0.088-1mm，填充粗骨料間隙，改善施工性能。
三、耐火骨料的關(guān)鍵性能要求
- 耐火度：需高于使用溫度 100-200℃，如煉鋼爐溫度約 1600℃，需選用耐火度≥1800℃的鎂質(zhì)或高鋁骨料。
- 荷重軟化溫度：在 0.2MPa 壓力下開始軟化的溫度，反映高溫強(qiáng)度，如硅質(zhì)骨料荷重軟化溫度接近耐火度（1650℃），優(yōu)于黏土骨料（1300-1400℃）。
- 抗熱震性：抵抗溫度驟變的能力，碳化硅骨料因熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低，抗熱震性顯著優(yōu)于鎂質(zhì)骨料。
- 化學(xué)穩(wěn)定性：如堿性骨料（鎂砂）抗堿性爐渣，但與酸性渣（如玻璃液）反應(yīng)劇烈；硅質(zhì)骨料則相反。
- 體積穩(wěn)定性：燒結(jié)不良的骨料（如輕燒鎂砂）在使用中會(huì)因二次燒結(jié)產(chǎn)生體積收縮，導(dǎo)致材料開裂，需選用重?zé)螂娙酃橇稀?/li>
四、典型應(yīng)用場(chǎng)景與骨料選擇
1. 鋼鐵工業(yè)
- 高爐爐身：選用高鋁骨料（Al?O? 60%-75%），抗 CO 氣氛下的碳侵蝕；
- 轉(zhuǎn)爐爐襯：采用鎂碳骨料（MgO + 石墨），利用鎂砂抗渣性和石墨抗熱震性，延長(zhǎng)爐齡至 15000 爐以上。
2. 建材工業(yè)
- 水泥窯燒成帶：使用鎂鉻骨料或尖晶石骨料，抵抗 CaO 基熟料的堿性侵蝕；
- 玻璃窯蓄熱室：選用低鐵硅質(zhì)骨料（Fe?O?<0.5%），避免污染玻璃液。
3. 有色金屬冶煉
- 鋁電解槽：采用碳化硅 - 石墨骨料，抗冰晶石（Na?AlF?）熔液侵蝕和電解質(zhì)滲透；
- 銅冶煉爐：使用鉻鎂骨料，抵抗 FeO-CaO-SiO?系爐渣腐蝕。
4. 不定形耐火材料
- 澆注料：如鍋爐內(nèi)襯用剛玉 - 莫來石骨料，搭配水泥結(jié)合劑，經(jīng)澆注成型后高溫?zé)Y(jié)；
- 預(yù)制件：如煉鋼用滑板磚，采用電熔鎂砂骨料，密度≥3.5g/cm³，提高抗沖刷性。
五、耐火骨料的研發(fā)趨勢(shì)
- 高性能化：
- 開發(fā)高純電熔骨料（如 99.5% Al?O?剛玉），用于半導(dǎo)體晶圓退火爐等精密高溫設(shè)備；
- 通過納米復(fù)合技術(shù)（如在鎂砂骨料中引入 ZrO?顆粒），利用相變?cè)鲰g提高抗熱震性。
- 綠色化生產(chǎn)：
- 推廣低碳燒結(jié)技術(shù)（如利用太陽能煅燒菱鎂礦），降低 CO?排放；
- 利用工業(yè)固廢（如粉煤灰合成莫來石骨料），實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。
- 功能復(fù)合化：
- 制備多孔骨料（如泡沫剛玉），兼具耐火性與隔熱性，用于窯爐節(jié)能內(nèi)襯；
- 開發(fā)自修復(fù)骨料（如含 CaO 的鎂砂，與爐渣反應(yīng)生成低熔點(diǎn)相填充裂紋）。
六、耐火骨料與基質(zhì)的協(xié)同作用
耐火材料的性能不僅取決于骨料本身，還依賴骨料與基質(zhì)的匹配：
- 顆粒級(jí)配：采用 “緊密堆積理論” 設(shè)計(jì)骨料級(jí)配（如粗骨料：中骨料：細(xì)粉 = 4:3:3），降低氣孔率，提高致密度；
- 結(jié)合劑選擇：高鋁骨料搭配硅溶膠結(jié)合劑，適用于 1400℃以上高溫；鎂質(zhì)骨料搭配鎂水泥結(jié)合劑，適合常溫固化。