2.2耐火材料顯微結構與球形骨料
　　
　　耐火材料的顯微結構由骨料、基質(zhì)與氣孔組成。在耐火材料生產(chǎn)中，顆粒組成的設計是非常重要的，它對于保證顯微結構以及性能的穩定性有重要意義。生產(chǎn)中先燒成熟料，再將熟料破碎成不同粒度的顆粒，例如尺寸為8-5mm、5-3mm、3-1mm和10mm的顆粒。以它們?yōu)楣橇?，以尺寸小?.088mm或0.044mm的細粉為基質(zhì)，以構成完整的耐火材料顯微結構。這是現有耐火材料生產(chǎn)較廣泛使用的方法。這種生產(chǎn)骨科的方式對保證耐火材料顯微結構的穩定性非常不利。其一，對于某一種粒度范圍內的實(shí)際粒度分布是不控制，也是無(wú)法控制的。試驗證明，在一定的條件下，3-1mm的顆粒中2-1mm的顆?？烧嫉?0%-70%，而在另一個(gè)條件下，2-1mm的顆粒只占到30%-40%。破碎得到的顆粒粒度尺寸分布與破碎材料的種類(lèi)、機器設備的類(lèi)型、加料方式以及篩分設備與工藝有密切關(guān)系。因此，耐火材料廠(chǎng)所使用的骨料的實(shí)際粒度分布是未知的、不穩定的。耐火材料顯微結構的控制與穩定是很難實(shí)現的。同時(shí)，這種骨料的生產(chǎn)方式對原料制造廠(chǎng)也不利。因為為了生產(chǎn)某一種粒度范圍的顆粒同時(shí)會(huì )生產(chǎn)其他粒度的顆粒，而這些粒度的顆粒又不是買(mǎi)家所需要的，造成成本提高與資源浪費。另一方面，顆粒的形狀也與破碎物料的種類(lèi)、設備以及破碎工藝相關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中難以控制。
　　
　　上述傳統耐火材料骨料的生產(chǎn)方法很難實(shí)現對耐火材料顯微結構的精細控制。因此，提出了一種球形骨料的生產(chǎn)方法。生產(chǎn)出不同粒徑的球形顆粒作為骨料。目前已完成A12O3含量為88%和86%的礬土熟料以及莫來(lái)石的球形顆粒的工業(yè)試生產(chǎn)，生產(chǎn)了粒度分別為8mm、5mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm和0.2mm的各種球形顆粒。實(shí)際上，各種組成與粒度的鋁硅系球形顆粒骨料的生產(chǎn)都是可能的。利用莫來(lái)石-高硅氧玻璃球形顆粒，進(jìn)行了一次制作輕質(zhì)材料的探索性研究，發(fā)現在顆粒之間形成了很好的莫來(lái)石相。
　　
　　應該指出，用球形骨料制造的耐火材料的顯微結構可能與用傳統骨料制得的耐火材料的顯微結構有一定差別。它們的結構、性能以及它們之間的關(guān)系尚有待深入研究。
　　
　　2.3耐火材料輕量化
　　
　　所謂耐火材料的輕量化，就是要在保證使用壽命的前提下，減少耐火材料的體積密度。其目的有三個(gè):其一是減少單位體積耐火材料用量以降低耐火材料消耗；其二是降低耐火材料的導熱系數以減少工業(yè)爐的能耗；其三是降低耐火材料熟料的燒成溫度，減少CO2的排放并降低成本。耐火材料骨料的存在主要是為了提高耐火材料的強度與抗熱震性。骨料與基質(zhì)的體積密度與氣孔率相差非常大?；|(zhì)的氣孔率通常在10%-20%之間，而骨料的氣孔率在3%-5%左右?；|(zhì)是耐火材料較脆弱的部分。渣的滲透首先沿基質(zhì)滲透。渣會(huì )繞過(guò)骨料向耐火材料內部滲透，形成變質(zhì)層。骨料會(huì )與變質(zhì)層一起剝落進(jìn)入渣中。因此，骨料太高的致密度也許是不必要的。
　　
　　耐火材料熱震破壞的原因是在熱應力作用下，裂紋在基質(zhì)中產(chǎn)生并擴散。當擴展裂紋碰到一個(gè)骨料時(shí)，只要骨料強度足夠，裂紋就會(huì )彎轉，增加擴散途徑而消耗能量，提高耐火材料熱震穩定性。從理論上講，只要骨料的強度高于基質(zhì)，就可以阻止裂紋通過(guò)骨料擴散，因此，骨料強度沒(méi)有必要過(guò)高。
　　
　　渣蝕與熱應力是耐火材料蝕損的兩個(gè)重要原因。過(guò)高的骨料體積密度是不必要的?？梢酝ㄟ^(guò)降低骨料體積密度來(lái)降低耐火材料的體積密度與導熱系數，以達到降低耐火材料消耗與節能減排的目標。表1中列出了用輕骨料制得的一種方鎂石-尖晶石制品與用電熔鎂砂為骨料制得的方鎂石-尖晶石制品的性能的對比。這種制品已在某水泥窯上試用，表2為工業(yè)試驗產(chǎn)品的性能。
　　
　　由此可見(jiàn)，過(guò)度追求骨料的高密度與高度度，死燒熟料是不必要的。不僅造成原料廠(chǎng)家的成本上升，而且增加能耗與CO2的排放量。適當減少骨料的密度，特別是對于不和渣接觸的耐火材料，是有意義的，是可以探索的。這一點(diǎn)不僅需要耐火材料生產(chǎn)企業(yè)、還需要耐火材料使用企業(yè)的理解與支持。

　　3結語(yǔ)
　　
　　隨著(zhù)我國發(fā)展模式的調整，我國耐火材料工業(yè)遇到很大困難，但也是個(gè)機會(huì )。我們必須改變傳統的思維方式，以適應“新常態(tài)”。從技術(shù)角度上看，也要放棄一些原有思想與概念，探索新思路，來(lái)降低成本、節約能耗與保護環(huán)境。