耐火材料的3種主要化學(xué)組成

　　耐火材料的化學(xué)組成是它的基本特征。一種耐火材料在一定條件下能否形成某種物相,為何出現(xiàn)此種物相，并具有某些特定性質(zhì)，以及如何從本質(zhì)上改變材料的某些特定性質(zhì)，都首先取決于其化學(xué)組成。根據(jù)耐火材料中各種化學(xué)成分的含撤和作用，通常將其分為主成分、雜質(zhì)和外加成分三類。

　　A 主成分

　　耐火材料中的主成分是指占絕大多數(shù)的，對(duì)材料高溫性質(zhì)起決定性作用的化學(xué)成分。耐火材料之所以具有良的抵抗高溫作用的性能，以及許多耐火材料又各具特性，完全或基本上取決于主成分。通常，對(duì)耐火材料依化學(xué)組成分類，以及對(duì)許多同材質(zhì)的耐火材料劃分為若干等級(jí)，都是或多半是根據(jù)其主成分的種類以及其含量多寡而定的。

　　可作為耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔點(diǎn)或分解溫度很高的單質(zhì)或化合物。要求它在耐火材料生產(chǎn)或服役過程中能形成穩(wěn)定的具有良性能的礦物，在自然界儲(chǔ)量較高而旦較易提取與利用。在地殼中分布較多，可作為耐火材料主成分的主要是氧化物。另外，有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物，也可作為耐火材料的主成分。幾種高熔點(diǎn)氧化物和一些非氧化物的熔點(diǎn)見表3-4。

　　耐火材料的化學(xué)組成-幾種高熔點(diǎn)氧化物和非氧化物熔點(diǎn)表

　　現(xiàn)在，生產(chǎn)與使用較廣泛的耐火材料中的主成分主要是A1203、BeO、Cr2O3、MgO、CaO、Si02、ThO2、UO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及A1N、Si3N4等氮化物。推薦閱讀》》》電爐爐壁用耐火材料

　　B 雜質(zhì)

　　雜質(zhì)是指在耐火材料中不同于主成分的,含量微少而對(duì)耐火材料的抵抗高溫性質(zhì)往往帶來危害的化學(xué)成分。這種化學(xué)成分多是由含主成分的原料中夾帶而來的。

　　耐火材料的雜質(zhì)中有的是易熔物，有的本身具有很卨熔點(diǎn)，但同主成分共存時(shí)，卻可產(chǎn)生易熔物。故雜質(zhì)的存在往往對(duì)主成分起強(qiáng)的助熔作用。助熔作用雖有時(shí)有助于材料的液相燒結(jié)，但對(duì)材料抵抗高溫作用卻有嚴(yán)重危害。助熔作用愈強(qiáng)，即由于雜質(zhì)的存在，系統(tǒng)中開始形成液相的溫度愈低，或形成液相量愈多,或隨著溫度升高液相量增長(zhǎng)速度愈快，以及所形成的液相黏度愈低和潤(rùn)濕性愈好，危富愈嚴(yán)重。如對(duì)主成分為Si02的材料而論，若含Na20、A120,、Ti02、CaO和FeO中任一氧化物，除其中Na2O熔點(diǎn)較低以外，其他氧化物雖具有較高的熔點(diǎn)，但與Si02共存，卻都有助熔作用，見表3-5。

　　耐火材料化學(xué)組成-某些氧化物對(duì)SiO2的助熔作用

　　可見，若Na20與Si02共存，由于開始形成液相的溫度很低，故以Si02為主成分的耐火材料中，若含有少量Na20,即可對(duì)其高溫性質(zhì)帶來嚴(yán)重危害。若以SiO2為主成分的耐火材料中分別含有A1203和Ti02，雖然Si02-Al203與Si02-TiO2兩系統(tǒng)的共熔溫度相近，分別為1595℃和1550℃,但在共熔溫度下系統(tǒng)內(nèi)每1%雜質(zhì)氣化物生成的液相里卻差別較大，前者約為后者1.9倍。而且，隨溫度的升高，此差別更大，如在1600℃，約為2.3倍。因此,雜質(zhì)A1203，較Ti02對(duì)Si02的熔劑作用強(qiáng)。氧化鋁對(duì)硅質(zhì)耐火材料的高溫性能危害大。

　　另外，當(dāng)雜質(zhì)與主成分共存時(shí)，若生成的液相黏度較低，且隨溫度升高黏度降低愈快以及潤(rùn)濕性愈好，則對(duì)耐火材料的危害愈嚴(yán)重因此，提高耐火材料抵抗高溫的性能，須嚴(yán)格控制雜質(zhì)的含量。

　　C 外加成分

　　外加成分常稱外加劑，是在耐火制品生產(chǎn)中為特定目的另外加入的少量成分。如為促進(jìn)材料中某些物相的形成和轉(zhuǎn)化，而加入的礦化劑;為抑制材料中某些物相形成，而加入的抑制劑或穩(wěn)定劑;為促進(jìn)材料的燒結(jié)，而加入的助熔劑等。總之，在耐火材料生產(chǎn)中，采取加入少量外加劑可在一定程度上改變材料的組成與結(jié)構(gòu)，從而便于生產(chǎn)和使制品獲得某種預(yù)期特性。但須注意，切勿因此而嚴(yán)重影響其抵抗高溫作用的基本性質(zhì)。