时间：2023-05-29 18:04:09
2001年以来，耐火原料及制品产量稳步增长，其中“十五”末期约为2001年的2倍，到2010年，全国耐火制品产量约为“十五”末的3倍。截至2011年，我国耐火原材料行业共有规模以上企业1917家，从业人员超过30万人，实现销售收入3376.79亿元，实现产品销售利润477.37亿元。
耐火材料整个行业的发展与国内矿产资源的保有量有直接联系。铝矾土、菱镁矿和石墨是三大耐火原料，而中国是世界三大铝土矿出口国之一，菱镁矿储存量世界第一，同时又是石墨出口大国。丰富的资源优势支撑着我国耐火材料度过了刚刚过去的高速发展的十年。
经济发展的背后，无序的开采以及耐火材料企业参差不齐的加工技术、装备水平，使资源综合利用水平较低，浪费严重。我国必须加快淘汰落后及高能耗产能，行业将重点开发和推广新型节能炉窑，对排放控制、资源回收率利用等提出新的要求。
随着国家各项政策的出台和人们环保意识的提高，全国各地污染严重、耗费能源的小型耐材企业陆续关停。在《产业结构调整指导目录》中，将“焦炉、高炉、热风炉用长寿节能环保耐火材料生产工艺”、“精炼钢用低碳、无碳耐火材料和高效连铸用功能环保性耐火材料生产工艺”、“玻璃熔窑用高档耐火材料”列为鼓励发展项目，将“含铬质耐火材料”列为限制类项目，将“燃煤倒焰窑耐火材料及原料制品生产线”归入淘汰类别。这就对耐火材料提出了新的要求。
彼时，北京金隅成员单位通达耐火技术股份有限公司通过技术与资源优化配置的实践，将原料项目利用中低品位矿和废弃碎矿生产优质耐火原料，有效解决资源浪费问题，成为国内拓展资源节约的高端优质耐火材料产业的“黑马”。
变废为宝 炼土成金
耐火材料是不可替代的战略性基础材料。工信部近日的《关于促进耐火材料产业健康发展的若干意见》征求意见稿指出：“提升耐火材料产业，对于保障高质量耐火材料供给，支撑高温工业发展具有重要意义，要进一步做强做优耐火材料特色产业。”中国的不可再生能源，如化石类一次能源中有60%以上都消耗在高温行业。所以耐火材料的进步，关系到不可再生资源的消耗。
举个简单的例子，高温产业除了在项目建设过程中需要耐火材料以外，生产过程中亦要消耗耐火材料。在耐火材料的下游企业生产的过程中，耐火材料是要不断更新补修的。比如，要对1500℃的炼钢炉进行维修，则要使炉壁恢复到常温状态下才能实施，修缮完毕后还要将炉壁烘干，然后再升温。这降温升温的过程实际上就会对能源、资源造成巨大的浪费。而且耐火材料本身也是资源。
“节约资源，实际上最直接的方式就是通过开发一些新产品、新技术，使高温行业减少窑炉的检修次数，使其尽可能地长期稳定运行。”通达耐火董事长冯运生说，“这也是我们行业的价值所在。”
在最近几年里，通达耐火在技术创新上下了很大工功夫，已经研发出了高强低导长寿命的耐火砖，可为水泥窑服务。使用这种低导热的耐火材料建造的窑炉，在窑炉运行的时候，其炉壁外侧温度与普通材料相比，能降低50℃左右，尽可能地减少散热。由此而带来的最直接效益是，作为日产5000吨熟料的窑炉，一天就可以节约一吨半煤，一年则可以节约五百余吨煤，如果将这样的节能效益扩展到全国的千余条新型干法水泥窑炉，将会是一个庞大的数字。
为解决困扰水泥行业多年的Cr6+污染问题，通达耐火经过多年的持续创新，形成了整窑配套“无铬化”体系。从2009年起，环保无铬砖在国内数十家大型水泥集团和重点企业应用，并出口到巴西、中东、东南亚等国家和地区，市场应用数万吨，其中公司专利产品方镁石复合尖晶石砖使用寿命超过一年乃至达到一年半，使用效果明显，具有良好的生态、经济和社会效益。
除此之外，耐火原材料在矿山开采、生产过程中产生的碎料、废弃料等，不仅浪费了宝贵的资源，也对生态环境造成了一定的污染和破坏。为此，冯运生又开始思考，能否改善耐火原材料的资源环境，是否可以通过新技术将废弃材料利用起来，通过新的技术手段，将其做成新的耐火原材料？
答案当然是肯定的。
2011年9月，通达耐火在“耐材之乡”山西阳泉，建设了国内最大的优质合成耐火原料项目示范基地，并成为国家“十二五”科技支撑计划重点项目。冯运生向记者介绍，通达耐火通过产学研合作，自主研发，集成创新，采用均化调制、除杂提纯、改型改性等先进技术，利用中低品位铝矾土包括一些丢弃的尾矿、碎矿，生产高端均质合成耐火原料，变废为宝、炼土成金，有效解决资源的浪费问题，资源利用率由30%大幅提升到90%以上，大大延长了矿山的使用寿命。同时，通过技术注入，形成清洁化、节能化、标准化、规模化的生产工艺体系，大幅提升耐火原料品质和附加值。
“我们计划到外埠钢铁、水泥等企业聚集的地区建设新的生产基地，可以通过回收从这些炉窑中拆卸的大量废旧材料，通过技术手段再生利用，使不可再生能源发生新的转变，使耐火材料形成循环发展。”冯运生信心满怀。
耐火材料行业中的黑马
通达耐火真正成为中国耐火材领域响当当的品牌，是在最近十几年。起初，通达耐火仅仅是北京市陶瓷厂与日本东陶合作组建合资公司后，利用剩余资产二次创业组建的小厂，隶属于北陶之下。最初以陶瓷生产中的废料为原料之一，生产新型干法水泥窑预热器配套用耐碱、耐火材料。
冯运生用“汗流浃背”四个字形容自己的创业史。那时候工厂的生产是用电动机拉着石轮碾子转，从进料、生产到产品包装、仓储发运，全靠人工，为生产1吨的产品，工人就要前后搬运5次，全是粗放式的手工劳动。“折腾一年下来，也生产不了几百吨产品。”冯运生第一次感觉到了生存危机。
究竟应该如何扭转局面呢？冯运生所做的第一件事就是引进人才、培养人才。
1995年，通达耐火引进了第一个学机械的大学生韩忠毅，此后，又陆续引进了通达耐火现任总经理李平等几位大学生，组建起了公司的科研和管理团队。在这些人的共同努力下，到了1997年，通达建成了国内第一条年产5万吨的生产线，第一次实现了不定形耐火材料的工业化、标准化生产。产品也从水泥行业横向延伸至石化、电力、冶金等行业。企业陆续建立起国家认定企业技术中心、博士后科研工作站、院士专家工作站、省市级工程研究中心等技术与人才平台，助推通达不断实现新的跨越。
目前，国内水泥行业万吨级生产线、石化行业百万吨乙烯生产线及千万吨大炼油厂、电力行业30万千瓦以上CFB锅炉、冶金行业大型炼铁高炉，都在使用通达的产品和服务。李平说，如今，在全国1500多条水泥窑中，有1200多条都使用过通达耐火的产品；在钢铁冶炼行业，全国1000M3以上大型炼铁高炉270余座，使用通达产品的有140余座。除此之外，在电力行业、石化行业，通达耐火的市场份额都占据着较高的比例。
在行业的大部分企业陷入低端竞争、价格拼杀的时候，冯运生又有了另外一个打算——着力构建技术中心与生产基地紧密结合的技术支撑体系，致力于面向全球客户提供全价值链耐材综合服务。创造性地推出“通达·耐火系统”服务体系，即向高温行业提供集诊断咨询、耐火设计、产品研发、精品制造、整体配套和工程实施等于一体的系统服务，助推行业从传统“点对点服务”向现代“链对链服务”的转变，实现了公司向生产型企业转变的新跨越。
2007年，通达耐火并购重组河南巩义中原耐材公司，实现了国内顶尖不定形耐材企业与知名定型企业的强强联合、优势互补，进一步拓展了市场领域、完善了产品链。为加快产品上下游延伸，打造耐材全产业发展链，2010年在山西阳泉开工建设国内最大的优质合成耐火原料项目，公司党委把一支知识型、复合化的团队派到阳泉，他们在山沟战寒暑、洒汗水、拼智慧，一座现代化示范工厂拔地而起。
如今，“通达·耐火系统”已应用于国内外数百条大型水泥窑，为代表水泥行业全球顶级水平的高端项目提供从炉衬设计到材料整体配套的全面服务。这种“一揽子”解决方案顺应了产业价值链走向专业化分工的发展方向，也为公司加快发展注入了强劲动力。按2011年可比指标测算，3年来“耐火系统”为公司带来了主营收入增长93.9%。实现利润增长193.1%的业绩。
【关键词】洁净钢；LF精炼炉；AOD精炼炉；耐火材料
0 前言
钢铁技术进步对耐火材料制品的影响十分显著，两者相互依存，互为促进，共同发展[1]。随着品种钢数量增加和对钢质量要求的提高，由于耐火材料在高温下对钢水或多或少会产生污染[2]，耐火材料在使用过程中对钢质量的影响问题已经得到各方面的关注，钢中有害夹杂物中有多少来自耐火材料在使用中的熔损或剥落，耐火材料如何才能少污染，不污染钢水，甚至在保证使用寿命的前提下能有效去除钢中夹杂物是目前需要研究的重要问题。
1 耐火材料对洁净钢质量的影响
耐火材料对钢水质量的作用主要分为三个方面[3]：
（1）耐火材料在热震和侵蚀作用下引起的结构变化，在钢水冲刷下进入钢水形成杂质；
（2）耐火材料成分与钢水和钢渣互相反应，产生高熔点物质形成夹杂，或引起钢水成分的变化，如增C、N和H含量等；
（3）耐火材料可吸收钢中C、P、S等杂质，降低夹杂物，起到净化钢水的作用。
（一）耐火材料对钢水含P量的影响
对钢中脱P能产生积极作用的主要有MgO和CaO两种碱性氧化物。匡加才等[4]对MgO-CaO质浇注料中CaO含量对钢中P含量的影响进行了研究，实验结果表明：当浇注料中有25%的CaO存在时，钢中P含量大幅度降低，进一步提高 CaO 含量，脱磷作用仅有小幅度提高。这是因为从热力学的计算结果和生产实践均已证实CaO的脱磷效果明显优于MgO。
（二）耐火材料对钢水中含S量的影响
耐火材料的材质对于钢水脱S有很大影响[5]，在相同的冶炼工艺条件下，使用硅砖包衬时的脱S率为50-60%，使用粘土砖包衬时为60-70%，而使用碱性的白云石砖包衬时则可以提高到80%。李楠等[6]研究了MgO-CaO材料在1600℃下对钢水脱S的影响，结果随CaO含量增加，钢水中S含量趋于降低。
（三）耐火材料对钢中含碳量的影响
碳极易溶于钢水，而钢中碳含量直接会对钢的组成、结构和性能等造成影响。对含碳白云石质和氧化铝-碳质浸入式水口的研究发现[7]，当耐火材料第一次使用时，钢水发生了严重增碳，而同一制品在第二次使用时钢水仅发生轻微的增碳。初始暴露阶段，钢水和耐火材料由于存在很大的碳浓度差，促进了通过扩散界面的质量传输，使砖表面发生脱碳。随时间推移，脱碳层厚度增加，界面浓度差下降，从耐火材料内部通过脱碳层到接触界面，碳的溶解路径变长，使钢水增碳减少。
（四）耐火材料对钢中氧含量和含氧夹杂物的影响
对不同材质耐火材料对深脱氧钢氧含量的影响的研究表明[8]：一般来说，随着耐火材料由碱性中性酸性的变化顺序，耐火材料的氧势指数逐渐增大。采用碱性耐火材料有利于钢中氧含量的降低。为了降低钢中的氧含量，在选择钢包内衬材料时一般应选择碱性材料。因为含铁、铬和硅的氧化物耐火材料很容易使钢水氧含量增加，这主要是受到了存在固溶氧化物的影响，因为不稳定的氧化物要优先溶解。
2 洁净钢用耐火材料的发展
2.1 LF炉用精炼耐火材料
近几年来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。它不仅要求耐火材料的使用寿命长，而且还要对钢水有净化作用，至少不对钢水产生污染。目前，能够满足这种要求的耐火材料只有镁钙质耐火材料，包括烧成镁钙砖和不烧镁钙砖。镁钙质耐火材料具有优良耐高温性能和抗炉渣侵蚀性能，其中的游离CaO 能够吸附钢水中的[S]，[P]和非金属夹杂物，有净化钢水的功能[9]。
2.2 AOD精炼炉用耐火材料
AOD炉由于长时间在高温苛刻条件下操作，所以风口及风口周围、耳轴渣线部位蚀损严重，需使用耐蚀性好、耐热剥落、高温强度大的耐火材料。太钢经过多年的研究自主开发生产的镁钙砖适合太钢AOD炉冶炼工艺的要求[10]，并使 AOD 炉龄大幅度提高。通过近几年的不断改进，镁钙砖质量有了更进一步的提高，与镁钙砖相适应的 AOD 单渣法不锈钢冶炼工艺也更加成熟，目前太钢自产镁钙砖的 AOD 炉龄月平均已达到160次，单炉最高达到187次，达到了国内先进水平。
2.3 水口用耐火材料
对于容易引起增碳和增硅的洁净钢冶炼，一般多采用复合耐火材料，即在与钢液接触的部分采用无碳和无硅耐火材料，而在其外部采用抗震和抗渣侵蚀性能优良的含碳和含硅耐火材料。已开发的有复合结构的浸入式水口，内衬复合无碳无硅的尖晶石材料，出钢口复合尖晶石-硅质材料，浇注超低碳高氧钢效果良好。尖晶石材料不与钢中的MnO、FeO反应，不仅不熔蚀， 并且在工作面形成致密耐侵蚀层。
3 结语
洁净钢生产用耐火材料大多属于科技含量高、 经济效益好、 资源消耗少和环境污染少的产品，正好迎合我国耐火材料工业结构调整和发展的需要。大力发展洁净钢生产作为钢铁工业的重要发展方向之一，将为加速耐火材料工业的现代化步伐注入持久强劲的动力，使耐火材料朝着优质、 高效、功能化、低污染绿色的方向发展。
【参考文献】
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关键词：水煤浆气化炉 耐火材料 损蚀机理 措施 寿命
水煤浆气化炉主要是将煤炭洁净、高效地转化为合成气（主要成分CO+H2）。其工作过程是水煤浆与气化剂（O2）一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与煤浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺过程，即煤的气化技术。目前应用最广泛的气化炉主要有美国德士古发展公司开发的水煤浆加压气炉（原Texaco，现GE）和中国自主开发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉（以下简称OMB加压气化炉）。OMB加压气化炉以其独特的技术优势已得到国内外煤化工企业的广泛认可。无论是GE还是OMB加压气化炉，在燃烧室向火面部位均采用铬铝锆砖（俗称高铬砖），目前内衬耐火材料的使用寿命仍是影响气化炉长周期稳定运行的主要因素之一
一、OMB加压气化炉的工作环境以及对耐火材料的要求
水煤浆加压气化炉的工况条件极为苛刻，燃烧反应室为强还原性气氛，同时遭受酸性熔渣的侵蚀和高速流体的冲刷，且气化炉内的温度场及流场是不均匀、不稳定、甚至不连续的。要求高温（1250～1550℃） ，高压 （ 2～8.5MP a ），强还原气氛和液态酸性排渣，伴随着固体、液体、气体的高速冲刷且在开停车时有较大的温度和压力波动等。所有这些都对气化炉用耐火材料特别是向火面耐火砖提出了严格的要求
1.必须有良好的的抗熔渣侵蚀性、抗渗透性以及抗震性能
2.较好的高温体积稳定性能以抵抗温度和压力的波动
3.较高的热态强度以抵抗熔融煤渣的冲刷和磨损
二、OMB加压气化炉加压气化炉耐火材料的结构
气化炉燃烧室内衬耐火材料共分为拱顶、筒体、锥底和渣口四部分（图1所示）。
1.拱顶——拱顶部分三层，从里到外分别为向火面砖、铬刚玉浇注料、可压缩料（主要做膨胀用）。拱顶部位是受冲刷最为严重的部位，结构为半球形，每一块砖各有纵横两道嵌槽，砌筑成环状后与上下左右各砖形成一个整体的合力，确保证了其稳固。拱顶有一道膨胀缝。
2.筒体——筒体部分三层，从里到外分别为向火面砖、背衬砖、隔热砖，隔热砖与炉壁之填充有20mm的岩棉，用作保温隔热，同时还为耐火砖径向膨胀提供了空间。筒体为圆柱形，共有两道膨胀缝
3.锥底——锥底部分两层，分别为向火面砖、铬刚玉浇注料，锥底为圆锥形。
4.渣口——渣口部分三层，分别为向火面砖、背衬砖及铬刚玉浇注料，渣口为圆柱形。所有耐火砖从里向外弧长逐步增大，每层砌筑完成后在圆周方向就会形成一个整体。
三、OMB加压气化炉耐火材料的选择
1.向火面砖
由于向火面直接与煤溶渣接触，是气化炉用耐火材料最苛刻的部位，所以向火面砖选用90铬铝锆砖（俗称高铬砖，主要性能参数见表1）。铬铝锆砖所用原料为Cr2O3含量大于99[wiki]%[/wiki]的Cr2O3电熔合成料（体积密度大于5.1g/cm3），同时添加有超细粉，经混碾、成型后在高温梭式窑中烧成。该产品具有体积密度大（大于4.25g/cm3）、气孔率低（小于16%）、常温耐压大（大于120MPa）、氧化铁和氧化硅等杂质含量少的优点、同时具有很好的热态稳定性能，抗高温蠕变性能等。这些满足了气化炉向火面用耐火材料的要求，所以90铬铝锆砖是目前气化炉向火面耐材的最佳选择。
2.背衬砖
背衬砖位于向火面砖背后，对气化炉耐火材料整体起至关重要的力学支撑作用，并且能够经受高温下[wiki]腐蚀[/wiki]性气体的侵蚀。12铬刚玉砖（主要性能参数见表2）常温强度很高（大于120MPa），并且高纯刚玉中添加12%以上的氧化铬更增加了该制品抗腐蚀性气体侵蚀性能。
3.隔热砖
隔热砖位于支撑砖之后，对气化炉起保温作用，使热损失降低，使外壁温度保持在设定值，是一种很好的节能材料；氧化铝空心球砖除了导热率低（0.8W/mk/1000℃）外，常温、高温强度是轻质耐材中最好的，并且杂质含量极低，具有很好的抗腐蚀性气体的侵蚀能力和缓冲热应力能力。是目前轻质保温耐火材料中最佳材料。
4.可压缩层
可压缩料具有容重小、导热率低的特点，具有很好的保温绝热性能，同时又具有一定的强度，能够有效缓冲高温下里层耐火材料的径向膨胀，而且施工十分方便。
5.耐火浇注料（铬刚玉浇注料、氧化铝空心球浇注料）
铬刚玉浇注料用于球顶及锥底，浇注料和砖相比具有以下优点：无灰缝，即整体性好。施工方便，特别是复杂结构的施工，方便快捷、省工、省时、省力。浇注料的抗气体侵蚀性强，同时由于体积密度大于2.95g/cm3，使浇注料具有很好的气密性。氧化铝空心球浇注料具有保温节能、施工方便等优点，适合气化炉局部使用。
四、OMB加压气化炉炉衬损蚀机理和烧蚀模式
1.损蚀机理
气化炉耐火材料的损蚀主要表现在向火面铬铝锆砖的减薄，通过对实验室工作及使用后铬铝锆砖的残砖分析可知，其损蚀方式通常有两种，分别为侵蚀与剥落。侵蚀表现向火面处耐火材料逐渐向渣中溶解，或由于向火面处耐火材料的结合相被溶解后，向火面砖表层颗粒随渣脱落，侵蚀是连续且缓慢的。剥落主要发生在一些特殊阶段，是向火面处耐火材料大块地脱落到流动的液渣中，主要由于炉温急剧波动和压力骤然升降对于耐火材料热震稳定性造成了损害。气化炉的实际运行中，还存在其他的侵蚀机理
各种氧化物在煤渣中的渗透及溶解情况如图2、3、4所示
通过比较发现SiO2容易向高铬耐火材料内部深度渗透但不发生反应。然而，FeO不能向高铬耐火材料内部深度渗透，只是在临近的界面处发生反应生成Fe（Cr，Al）2O4尖晶石。CaO的渗透与反应介于以上两种氧化物之间。
2.烧蚀模式
由于气化炉内的温度场及流场是一个不均匀、不稳定、甚至不连续的温度场。产生局部高温的原因也较多，因此，很容易使Cr2O3 -Al2O3-ZrO 耐火砖表面受高温作用而烧蚀损伤，甚至产生局部过烧熔化。在正常情况下，这个烧蚀损伤过程是缓慢进行的，只有在极端异常的炉内高温和反应工况，烧蚀过程才会明显加速。根据观察分析，耐火砖的烧蚀可分为高温熔化型烧蚀和高温氧化还原性烧蚀
气化炉耐火砖的高温熔化型烧蚀主要发生在富氧区、火焰舔烧区和气化炉过氧工况。这三个区域/工况都属于气化炉内的局部高温区。耐火砖的主要成分是Cr2O3、ZrO和Al2O3，经高温烧制而成。在炉内正常温度条件下，它们具有良好的机械稳定性，而且通常在运行中，耐火砖表面都覆盖着熔化的炉渣，因此，炉内高温气流不会与耐火砖表面直接接触。但在局部富氧区和高温气流直接舔烧耐火砖表面的区域，耐火砖表面组织软化和强度下降，耐磨损冲刷性能和组织结合性能下降，部分结合相被直接烧损。耐火砖烧蚀的速率受到多方面因素的影响，诸如气化炉工况，包括氧煤比、烧嘴性能、渣口压差、原料煤的灰分含量、灰渣组成特性、拱顶砖的型状和气化炉的负荷等，同时，耐火砖中存在的低熔点杂质也会加速耐火砖的熔化烧蚀速度。
五、延长OMB加压气化炉耐火材料寿命的措施和注意事项
OMB加压气化炉耐火材料是保证气化炉长周期稳定运行的关键。如何延长和保证耐火材料，特别是向火面铬铝锆砖的使用寿命，是操作管理气化炉的一项重要任务。
1.提高向火面砖的Cr2O3含量，提高其抗侵蚀能力（图5所示）。
2.利用相变增韧技术改善耐火材料的热震稳定性
由于气化炉在操作过程中，会由于这样那样的原因引起气化炉温度的波动，要求耐火材料具有高的抗热冲击能力，即具有高的热震稳定性。利用ZrO2相变增韧原理，即通过四方ZrO2与单斜ZrO2之间的晶相转变并伴随有3～5%的体积效应，在ZrO2颗粒周围形成许多微裂纹，微裂纹可以缓冲由于温度变化在制品内部产生的热应力，提高制品的抗热冲击能力，改善制品的热震稳定性
3.严格控制耐火砖的砌筑质量
高质量的耐火砖砌筑对耐火砖的长周期运行起着极为关键的作用，控制砌筑质量主要做好以下几点
3.1确保向火面铬铝锆砖的各项性能指标满足技术要求，同时尺寸偏差符合要求，尽可能多的出现正偏差，这样虽然砌筑难度大点，但能够保证较小的灰缝。
3.2在耐火砖的砌筑过程中，必须保证壁面垂直偏差，拱顶耐火砖内径偏差（以壳体中心线为参考），拱顶、筒体及渣口同一截面内径偏差等符合要求。烧嘴砖为整台气化炉内衬重点部位，要求四个喷嘴的中心线必须保证在炉体中心线处相交，偏差不大于±2mm。炉衬的垂直度公差为±3mm/3m，总高度上误差不超过±6mm。为了保证耐火砖的砌筑质量，要求筒体部分每天砌砖层数不超过五层，拱顶每天砌砖层数不超过两层。所有灰缝必须饱满
3.3通过计算，预留出合适的膨胀缝。既要防止膨胀缝间隙过小导致耐火砖在径向膨胀后的相互挤压，也要防止膨胀缝间隙过大引起的局部窜气超温
4.合理的升温
严格按烘炉曲线升温。耐火砖的砌筑与烘炉是保证炉体成为一个整体，是延长使用寿命的一个重要环节
5.优化操作
5.1操作温度对耐火材料蚀损的影响非常关键。运行过程中要严格控制操作温度。一般选择操作温度比煤灰熔点FT温度高50-80℃。温度过高则对耐火砖产生强烈损坏
5.2通过煤种的选择掺烧，控制熔渣的成分，在保证灰熔点的基础上，严格控制炉煤Ca，Fe，Mg的含量，降低熔渣的侵蚀性
5.3稳定各项工艺指标，延长气化炉的运行周期，防止炉温急剧波动和压力骤然升降，减少耐火材料由于热震稳定性造成的损害
6.紧急情况的处理
出现异常情况如开停车过程中的升降压、跳车等，要恰当处理，若处理不恰当如压力、温度波动较大，会对炉衬造成一定损害
六、结束语
OMB加压气化技术已日趋成熟，随着对耐火材料认识的提高，以及操作人员操作水平的大幅度提高和经验的不断积累，使得耐火材料的使用寿命明显加长。目前，气化炉拱顶耐火砖使用寿命已突破10000h，耐火砖的损蚀速率明显降低，为气化系统的长周期、安全、稳定、效益运行打下了坚实的基础。但在气化炉耐火砖使用寿命方面还有较大延长的空间，这就需要我们更加艰苦的努力才能有所突破。
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【关键词】水泥窑；耐火材料；设计技术；特点
1 碱性耐火材料
1.1 镁铬砖。
具有良好的高温性能，良好的抗SiO2侵蚀和抗氧化还原作用，及优良的高温强度，较好的挂窑皮能力，被大量使用在水泥窑烧成带。但在气体内铬化物含量超过10mg/m3，水溶液含铬量超过0.5mg/m3时，将对人体产生极为严重的危害，如果排放会造成水体污染。镁洛砖的使用全部是在氧化环境下使用部分游离的Cr2O3会被氧化成CrO3，同时镁洛砖在碱性环境下容易生成Cr+6化合物以上排放物对环境造成非常大的破坏。现在国家对于镁铬砖的使用制定了一些限制要求，现阶段设计过程中不推荐优先采用镁洛砖。
1.2 尖晶石砖。
镁铝尖晶石砖的化学组成对性能具有重要影响。尖晶石较适宜的化学成分8%~20%、CaO0.5%~1.0%、Fe2O30.2%~8%、SiO2
1.3 镁锆砖。
氧化锆熔化点为2715℃，温度超过1660℃才被熟料侵蚀，因此镁锆砖具有较高的耐火度。而氧化锆颗粒的另一特点是颗粒四周形成微裂纹，从而吸收外部应力，在热态和冷态条件下，具有较大的抗断裂强度。在与尖晶石砖的系列对比试验中，镁锆砖对SO3、CO2、碱氯蒸汽等有害物抗侵蚀能力，对熟料液相抗侵蚀能力，氧化还原气氛对其的影响及耐压强度等方面都具有明显的优点。但是镁锆砖在国内采用不多，主要还是单位造价较高。
2 高铝质耐火材料
高铝质耐火材料氧化铝含量小于25%的耐火材料，具有较好的抗碱侵蚀性能，但耐火度较低，而氧化铝含量较高的耐火材料，其耐火度高，但抗碱侵蚀能力较差，当工业固体废弃物大量用作原燃料时，在超过1200℃的部位，出现碱富集，高铝质耐火材料很难适应。由于碳化硅具有较强的抗碱性能，与碱反应后，生成一层黏性极高的、又无裂纹的保护层。其SiC具有极高的导热性能和耐磨蚀性能，所以由Al2O3、SiC组成的高耐碱性耐火材料相继出现，并产生非常好的效果，能满足烧成系统分解炉、回转窑出料口、窑门罩的顶端及和三次风管接口处、篦冷机底部耐磨段及进料口靠近窑口墙面、三次风管弯头部分、前窑口一些磨损较为严重区域。
3 保温材料在常规耐火衬料设计中的特点
保温材料在常规耐火材料设计时，保温衬料一般采用硅酸盐钙板，而固体废弃物在窑中处理时增加了碱、氯、硫的富集量，如果沉集在硅钙板中，易使硅钙板粉化，热损失加重，同时会严重腐蚀金属锚固件，影响工作层的正常使用。为缓和此状况，现出现了隔热耐火浇注料来取代硅钙板，并取得了明显的效果。
4 锚固件随着水泥工业的迅速发展，相应一些减缓金属腐蚀的设计技术及耐腐蚀性强的材料也相继出来，主要有如下几个方面：
4.1 在一些碱、氯、硫富集的部位，使用浇注料时，采用抗碱氯硫侵蚀的陶瓷锚固件，这样就缓解了因烟气侵蚀金属锚固件而导致耐火材料的损坏，延长了耐火材料的使用周期。
4.2 近年来研究表明，在金属锚固件表面涂上一层抗碱氯硫侵蚀的涂层，将有害物与金属锚固件隔开，有效地保护锚固件，延长其使用寿命，从而提高耐火衬料的使用周期。
4.3 由于锚固件的腐蚀主要是因烟气穿过膨胀缝、耐火衬料的裂缝等进入材料内部结构，在高温下直接侵蚀锚固件，影响耐火材料的正常使用，有些厂家已经将材料设计为两层，工作层和轻质隔热层，将膨胀缝错开，阻塞了烟气的进入，有效地保护了金属锚固件，进而促进耐火衬料的正常使用。同时，由于耐火衬料分为两层，轻质隔热层的容重远远低于工作层，所以整体耐火衬料重量减轻，减缓了锚固件的机械应力，从而延长其使用寿命。
5 合理选用耐火材料根据预分解窑生产特点，以及窑内衬料所承受的化学及热应力、机械应力等，对于生产系统各主要设备内耐火材料的选用大致如下：
5.1 烧成带和上下过渡带均使用碱性砖，其品种有镁铬砖、尖晶石砖、含锆和不含锆的特种镁砖及白云石砖等。在窑皮不稳定甚至常有露砖的过渡带内一般选用尖晶石砖，在碱硫侵蚀严重的窑内，选用硅莫砖（SiC浸渗高铝砖），在碱硫侵蚀低的窑内也可选用镁铬砖。生产规模小、窑温低、碱硫侵蚀低的上过渡带后端可考虑特种高铝砖。在分解带内的热端部位，若砖受侵蚀较快，寿命太短，也可采用硅莫砖或尖晶石砖，否则可用特种高铝质砖。分解带的其余部位，则应采用特种高铝质砖。
5.2 大型窑的窑门罩及篦式冷却机喉部和高温区内温度偏高的部位（1250℃以上），可采用抗剥落高铝砖、硅莫砖或特种高铝砖做工作层材料。但从衬体的使用寿命、衬体的牢固性及材料的施工性能等来考虑，宜采用低水泥高强、高铝耐火浇注料，并根据工况条件来选用。
5.3 在窑尾预热部位包括窑内分解带以后的部位，预热器和分解炉系统，三次风管系统内，衬料表面温度>1200℃的部位，应采用硅莫砖、抗剥落砖或特种高铝砖，或采用与上述砖性能接近的低水泥高强高铝质耐火浇注料，上述部位的衬料表面温度
5.4 窑口部位可采用耐磨性能优良的特种高铝质耐火砖和高铝碳化硅耐火浇注料。燃烧器外保护衬一般采用低水泥型高铝-碳化硅质耐火浇注料或特种高铝质耐火浇注料。
6 耐火材料的设计衬料设计是提高衬料使用周期重要的环节，设计时必须做好合理地选用衬料，设计时采取措施减少衬料承受的热、机械应力、合理地选择砖型、减少热损失及增强衬体的牢固性。
6.1 合理地选择砖型尺寸。衬料设计时，首先应对系统内装备的形状和生产特点作分析判断，非运转件尽可能地选用耐火浇注料，以减少衬砖的使用，运动部件尽量采用耐火砖。
6.2 减少筒体散热损失。衬料设计时应尽量减少筒体温度，减少散热损失，有利于烧成系统内热工稳定，此外筒体温度愈低，则金属筒体变形愈小，对衬料产生的热机械应力也愈小。
6.3 增强衬体的牢固性。生产过程中，衬料受热、机械作用，造成装备的某些部位衬体出现塌跨现象，解决衬体牢固性也是提高衬料使用周期的一个重要方面。预分解窑生产过程中，衬砖承受各种形式的热、机械应力的作用，窑内衬砖的损坏和掉砖事故的原因是多方面的，除了衬砖和火泥泥浆的选用以及生产操作因素外，在衬砖设计时，砖型、砖缝以及档砖圈的型式和设置部位直接影响衬砖的牢固。不动设备衬体设计时，砖型、托砖板、锚固件的型式和设置部位必需考虑周到，必要时浇注料也必须设置托板，尤其是窑门上方。
6.4 部分设备特殊部位衬体的特种要求。在系统设备的部份衬墙设计中，必须解决的特殊技术要求，如大型装备的顶盖、重碱硫氯侵蚀部位的托砖板，需防止气流接触，篦冷机的直角墙体，以及燃烧器的浇注料和锚固钉的配置，都对衬料设计和衬料提出了相应的技术要求。
[关键词] 绿色耐火材料； 6S； 现场管理
[中图分类号] F272 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）06- 0092- 01
企业竞争看管理，管理看现场。塑造先进的现场管理模式，是企业提升竞争力的根本。在现场管理竞争方面，我国耐火材料行业将面临更大的挑战：市场竞争主体多元化的挑战，耐火材料技术和产品越来越呈现标准化、同质化的挑战，现场管理模式适应新的生产方式的挑战等。面对诸多挑战，良好的企业现场管理是提升耐火材料产品质量的重要保证。而以6S为载体提升企业现场管理水平，是一个十分有效的方式。
1 6S是一切管理的基础，是生产管理目标实现的基本保障
6S起源于日本，是一种有效管理生产现场中人员、机器、材料、方法、信息等生产要素的活动。是对生产现场各生产要素所处状态不断进行整理、整顿、清洁、清扫、提高素养及安全的活动。6S活动首先对生产过程中的必需品与非必需品进行区分，定期处置非必需品，定置管理必需品，明确数量并准确标示，节约查找时间，通过清扫，达到作业现场干净整洁，提高职工素养，消除事故隐患，保障员工人身安全，保证生产正常进行。推行6S活动是管理生产作业现场的重要手段，是一项长期而艰巨的活动，需要全员的共同参与，需要持续不断的推动和创新。
好环境能够潜移默化，如果我们什么地方都注意细节，就会影响员工的工作态度，影响品质的控制，所以环境本身也是一种生产力。6S活动的对象是现场的“环境”，它对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，它通过整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约等活动，消除生产作业现场各种不利因素和行为，合理利用时间、空间、能源等资源，发挥其最大效能，从而创造一个高效、物尽其用的工作场所，达到规范化管理，保证生产任务顺利完成，最终实现企业用最低的成本，实现最大的效益[1]。因此6S管理是企业现场提高工作效率，降低作业成本，保证质量和交货期的重要手段，是企业适应市场竞争必不可少的工具。提升了产品品质，增强了企业的核心竞争力。
2 企业推行6S活动的现状
6S管理在我国企业推广以来，企业管理者和职工对管理效果褒贬不一。实施成功者对6S管理充分认可。如海尔集团开展5S管理以后，工作环境发生了重大改变，张瑞敏为更好地实施“日事日毕，日清日高”的OEC管理，对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，如“海尔大脚印”，从而达到规范化管理。6S活动的核心是素养，如果没有职工队伍素养的相应提高，活动就难以开展和坚持下去。
很多企业在实施6S管理之后，没有达到预期的效果，不仅浪费了人力、物力、财力，而且职工怨声载道。为什么不同的企业在推行和实施6S管理活动中会出现不同的效果，究其原因，是没有考虑企业自身实际，没有真正做到以人为本。全员对6S管理认识不到位，没有把握6S管理的过程控制，在推行方法和实施步骤等方面出现了问题或存在偏差。
“行百里者半九十”，6S活动的实施与取得成效非一日之功。作为一项基础性管理工作，6S得不到切实可靠的实施，其他管理活动就会有“水中花、井中月”的感觉。但是同样要看到，我国企业学习先进的管理经验和方法，往往只注重表面的“形”而忽视了内在的“神”，习惯于喊口号、提指标、做思想工作，这值得每一位管理者警醒。
3 6S活动与节约管理的关系
6S活动的六要素有着内在的逻辑关系，构成相对完备的体系。前一要素是后一要素实现的基础。其中，整理、整顿、清扫是进行日常6S活动的具体内容，清洁是对整理、整顿、清扫工作的规范化和制度化管理；素养要求员工培养良好作业习惯，安全则强调员工在开展前5S活动的基础上，实现安全化作业。6S活动的最终目的是节约，减少浪费，降低成本。
在全球大力提倡环境保护和发展低碳经济的形势下，“十二五”期间发展“绿色耐火材料”势在必行，是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。我国在耐火材料总产量和品种数量上是当之无愧的世界第一。但就“绿色度”而言，差距却甚大。绿色耐火材料具体为品种质量优良化，资源、能源节约化，生产过程环保化，使用过程无害化[2]。而生产中实施6S等一切先进、科学、合理的理念、技术、管理、做法都是有利于“绿色化”的。
通过对旭硝子、鲁耐窑业、鲁中耐火等耐火材料生产企业实施6S 管理调查分析，结合目前耐火材料企业的生产经营状况，实施6S给他们企业产品质量、安全、清洁生产等带来的效果非常显著，建立了“实施、监督、考核”三位一体的运行机制，多措并举，促进职工行为习惯的养成，同时也是ISO 9000有效推行的保证。职工的创意是无限的，也只有他们对工作的细节才最了解最有发言权。随着6S活动的开展，干部、职工发现问题、解决问题的能力也逐步得到提升，开动脑筋解决问题的工作热情也会逐步激发出来。生产过程中涌现出了很多文明职工，技术能手，先进班组。目前这几家是山东耐料生产和出口的优势企业。
4 结 语
6S 管理是基础管理，为企业造就一支懂管理、会改善、有素质的员工队伍是最终目标，如何做好6S是一件看上去容易，做起来比较困难的事情。企业需根据自己的实际情况，灵活地运用6S这个管理工具去进行自己不断变化的个性化管理。
主要参考文献
关键词 高岭土；可瓷化硅橡胶；耐火电缆
中图分类号 TB33 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0092-02
近些年来，国内火灾事故频发，火灾发生过程中在一定时间内保证电梯、照明系统、通信系统、信号控制系统等设备线路的畅通对于减少人员的伤亡和生命财产的损失具有重要的意义。火灾发生时，线路可能需要长时间承受300℃到1000℃的高温，普通阻燃电缆在这种条件很难保证线路的通畅，从而耐火电缆对于减少火灾造成的损失具有不可替代的作用。目前，国内的耐火电缆主要是氧化镁矿物及云母带绕包的耐火电缆。氧化镁矿物电缆质量大，生成速度慢，生产成本高，铺设不方便。另外，氧化镁容易吸水生成氢氧化镁，绝缘性会大大下降。云母带绕包的耐火电缆着火后绕包带容易脱落，耐火性能较差。
可瓷化硅橡胶是一种新型耐火复合材料，其耐火机理和传统耐火材料有所不同，是利用火灾发生时的高温使硅橡胶燃烧后形成的残余灰烬形成一层具有一定力学强度的绝缘耐火陶瓷层，利用形成的陶瓷层延缓或者阻止火焰及高温对内部器件的损害。这种耐火机理使得可瓷化硅橡胶耐火电缆具有生产成本低、重量轻、柔韧性好等优点，从而倍受人们的关注。
高岭土是一种常用的无机矿物填料，具有来源广泛、成本低、耐高温性能好等优点，利用高岭土填充硅橡胶制备可瓷化耐火复合材料可以大大降低硅橡胶复合材料的成本，并提供硅橡胶耐火复合材料的阻燃、耐火性能。本文对高岭土填充硅橡胶耐火材料的高温前后拉伸性能、高温后成瓷性能以及挤出制备电缆的耐火性能进行了研究。
1 实验部分
1.1 原材料
混炼硅橡胶，半透明，江苏宏达新材料股份有限公司购买，商品牌号：HD-7841；300目和3000目高岭土，白色粉末上海高全化工有限公司购买；成瓷填料，实验室合成。
1.2 样品制备
首先将各种填料在鼓风烘箱中120℃下干燥2小时，然后用双棍开炼机将填料按表1中比例混入硅橡胶中，混合均匀后得到混合好的胶料备用。
将胶料中加入硅橡胶重量1%的双-2，5硫化剂，双棍开炼机上混合均匀后入模具中，将胶料和模具一起放入平板硫化机上硫化成型，硫化温度180℃，硫化时间15分钟，得到可瓷化硅胶片。
剪裁出部分可瓷化硅胶片，放入马弗炉中，经过650℃/1小时+950℃/1小时高温处理后得到瓷化硅胶片。
将胶料中加入硅橡胶重量1.5%的双-2，4硫化剂，双棍开炼机上混合均匀后挤包到铜导线上，硫化后等到可瓷化硅橡胶耐火电线。
1.3 测试仪器及方法
可瓷化硅胶片的拉伸性能用万能电子拉力机按照GB/T 528测试其高温前的拉伸强度；瓷化硅胶片的微观形貌用扫描电镜观测；可瓷化硅橡胶耐火电缆的耐火完整性用ZY6014k燃烧机测试。测试方式分为三种：耐火测试，测试条件：将三根耐火电线缠绕成电缆，0.6 kV电压0.2 A电流950℃丙烷火焰烧蚀下，90分钟内三根电线彼此以及三根电线和支架之间不发生短路。耐火加震动测试：耐火测试过程中每30秒机械敲击装载测试电缆的耐火板一次；耐火加雨淋测试：耐火测试过程中伴随喷雾雨淋。
2 结果与讨论
2.1 填料对复合材料拉伸强度的影响
图1给出了配方ABCD的拉伸强度数据，为了比较，单纯硅橡胶（配方0）的拉伸强度也一并给出。从图中可以看出，加入填料后可瓷化硅橡胶的拉伸强度比单纯硅橡胶的拉伸强度低，其原因可能是填料未经过偶联剂处理，从而造成填料和基体之间作用力较弱。从配方A和配方C的拉伸强度对比可以看出，相同填充量下，300目的高岭土相比3000目的高岭土对硅橡胶的拉伸性能影响较小；从配方B和配方C的对比中可以看出，成瓷填料相比高岭土对硅橡胶的拉伸性能影响较小。从配方A和配方D的对比中可以看出，降低填料填充量有助于提供可瓷化硅橡胶的拉伸强度，但是从降低成瓷填料的角度去提高可瓷化硅橡胶的拉伸强度效果不大，拉伸强度的主要影响因素是高岭土。
图1 可瓷化硅胶片的拉伸强度
2.2 高温后成瓷性能分析
图2是配方D瓷化陶瓷片表面和内部的SEM图像。从图2（a）中可以看出，陶瓷片表面没有比较明显的孔洞，从内部是逸出的部分二氧化硅小球被粘结在表面。这说明高温过程中，硅橡胶基体分解产生小分子硅氧烷，并且从基体内部逸出，小分子硅氧烷进一步被氧化成二氧化硅，逸出的二氧化硅附着在陶瓷片表面。图2（b）是陶瓷片内部，从图中可以看出高岭土和生成的二氧化硅被成瓷填料粘结在一起，松散的二氧化硅较少，从而使陶瓷片具有了良好的阻隔火焰，降低热量传输的功能，起到良好的保护效果。
图2 配方D陶瓷片表面（a）和内部（b）SEM图像
2.3 挤出电缆耐火性能测试
图3给出了配方D挤出成型的耐火电线的样品照片，将三根耐火电线缠绕在一起形成耐火电缆测试样品，按照1.3部分的测试方法测试耐火电缆的耐火性能。测试结果是三种测试方法均通过。这说明配方D制备的耐火电缆具备了良好的耐火性能。
图3 挤出耐火电线样品照片
图4是耐火电缆测试样品测试后的照片，照片的左半边电缆时经过耐火测试后的部分，右半边是没有经过耐火测试的部分。从图4（a）中可以看出，测试过的部分表面附着了一层白色二氧化硅粉末，这层粉末有助于提高线缆的阻隔火焰的能力。图4（b）是将线缆表面的二氧化硅去除后陶瓷壳层的外表面，从这个图可以看出，电缆经过高温前后的体积略有增大，避免了由于体积收缩产生裂纹的问题，有助于提高电缆耐火后的绝缘性。
图4 耐火测试后电缆照片（a）和去除白色粉末后（b）
3 结论
1）填料的加入会大大降低硅橡胶本身的拉伸强度，其原因可能有两种，一种是填料添加量过大，另一种是填料本身没有经过表面处理，造成填料和基体之间结合力较弱。
2）可瓷化硅橡胶在高温下硅胶橡胶基体将热分解产生大量二氧化硅，部分二氧化硅会逸出复合材料基体从而粘结、附着在形成的陶瓷壳层表面，形成一层二氧化硅阻隔层。
3）成瓷填料可以很好的将高岭土和产生的二氧化硅粘结在一起形成比较致密的陶瓷层，并且体积略有增大，从而赋予耐火电缆优良的耐火、绝缘性能。
4 致谢
本文的工作受到江苏省科技支撑计划-工业部分（项目编号：BE2010148）、上海市科委纳米专项—产业化部分（项目编号：12nm0500300）和上海大学创新基金资助。
参考文献
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关键字：节能，耐火砖，保温材料，立窑
机立窑的水泥产量在我国水泥产量中占70%，是我国建材行业中大量消耗能源的工业窑炉之一。能耗高，产量低，质量不稳定，因此提高质量和产量、降低能耗，是提高机立窑水泥企业经济效益的重要途径，而节约能源显得尤为重要。十几年来随着水泥工业的高速发展，由原来的普通机械化立窑改造成现代机立窑的项目逐渐增多，对耐火材料及保温材料的要求也越来越高。
一、普通机立窑存在的问题
过去我公司的普通型机械化立窑的规格为Φ32×11.5m，所采用的耐火砖是高铝磷酸盐结合免烧砖，保温材料采用高炉粒化矿渣，其效果很不理想，存在诸多弊端：一是耐火砖的使用寿命短，耐火度低，每年水泥高峰季节的八月份更换喇叭口砖，只能使用6个月，窑衬砖就腐蚀成凸凹面，经常出现卡窑、炼边结圈不下料、中心与边部的烧结熟料断裂等情况，出现呲火、喷火窑洞，严重地破坏了窑面的热工制度，造成了产量低、质量差等问题，安全生产受到威胁，同时增加了能耗。由于保温不好，大量的热能传导到窑外，热导系数达到0.8～1.0W/（m.K）左右，熟料煤耗增高到1250～1300大卡/公斤熟料，而台时产量仅在13～13.5 t/h之间徘徊。因产量低，电耗也随之增高至65kW.h/吨熟料，浪费现象十分惊人，严重地影响了企业的发展，在市场上没有竞争能力，甚至无法生存。
二、节能型耐火材料在现代立窑上的应用
为了提高企业的经济效益，使立窑在技术、质量、产量上不断提高，有效降低能耗，增强企业竞争能力，我公司于2003年对原有普通Φ32×11.5m立窑进行了改造。改造的核心是更换耐火砖，加强窑体保温，在窑的工况方面改装增设倒喇叭，调整喇叭的高度，铁砖由平面铁衬板改为带破碎的导风砖，更换新型布料器及节能型卸料塔篦子，提高窑衬砖的使用寿命和窑的保温效果，实现节能、高产、优质的目标。
在技术改造的同时我们考察了多家耐火材料的生产厂家，经过比较我们选用了南京立窑研究所推广的浙江圣奥耐火材料有限公司生产的新型节能型耐火砖及整套窑体保温材料，淘汰了原来使用的磷酸盐高铝结合免烧砖，改为AT型烧结磷酸盐高铝质砖，窑体整体保温均采用该厂生产的配套保温材料隔热微孔轻质保温砖，GB-40保温板、FB-40复合板、CL-20保温铝板、CL-60高温胶泥以及GLQ-2硅铝板、QT-150浇注料等。改造后经过两年多的生产实践，证明各项技术性能指标良好，AT型窑衬砖抗剥落性能好、耐磨性好，喇叭口衬砖使用寿命超过一年，筒体砖超过了三年。由于选用了合理的耐火材料及保温材料，相应地改进了窑的工况，使窑的产量、质量均有大幅度提高，能耗大幅度下降，使企业摆脱了困境，走向了可持续发展的循环经济。
三、经济效果分析
1. 改造前采用磷酸盐高铝结合砖，使用寿命仅为6个月，喇叭口烧成带每年需大修两次，每次大修更换窑口砖及烧成带直筒砖的费用在35000元，每年大修两次需7万元。
2. 改造前台时产量在13t/h左右，熟料吨煤耗260公斤，吨耗电65度，熟料28天强度只有45MPa.
3. 经过技术改造后的Φ32×11.5m现代机立窑在烧成带的下边设倒喇叭口砖，由于倒喇叭口起到了导风的作用，使周边的风经过倒喇叭时折射到窑中心，改善了中心火拉深现象，使烧成带边部和中心火同步煅烧，克服了边风上火过快的弊病，实现了等温煅烧，热工制度稳定，因此有效地提高了立窑熟料的台时产量，2005年平均台时产量达到15.5t/h，比原来的熟料台时产量提高了2 t/h.按一年生产10个月计算，全年多生产熟料12960吨，按每吨熟料纯利润30元计算，共新增效益30元/吨×12960吨/年=38.8万元/年。
4. 由于选用了浙江圣奥耐火材料有限公司生产的耐火材料，使能耗大幅度下降：
（1）改造前熟料配热在1300大卡/公斤熟料，每吨熟料实际耗实物煤（发热量5000大卡/公斤）260公斤，而熟料台时产量只有13.5 t/h，每年10个月仅能生产熟料87480吨/年，吨耗电65kW.h.
（2）改造后熟料配热在900大卡/公斤熟料，每吨熟料实际耗煤/（发热量5000大卡/公斤）180公斤，而台时产量提高了2吨，10个月可多生产熟料12960吨，仅煤耗每吨熟料可节省80公斤，按年产10万吨熟料计算，可节省8000吨煤，按每吨煤270元计算，节约资金270元/吨×8000吨=216万元。
（3）改造后的熟料吨耗煤电47kW.h，比原来的熟料吨耗电65kW.h节省18kW.h.按全年生产10万吨熟料计算，节省电费10万吨×18 kW.h/吨×0.50元/kW.h=90万元。综上所述，仅煤耗和电耗每年可节省306万元，再加上提高产量的效益，每年可增加效益346万元。
抢占新时代科技战略制高点
耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业领域重要的基础材料，是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料，与钢铁等高温工业的技术发展相互依存互为促进。
纳米耐火材料是以纳米粒子为核心，由耐火材料颗粒相和基质粉料、结合剂及外加剂等组成的纳米结构基质相两大相构成。少量的纳米结构基质的理化性能成为决定整个耐火材料性能的重要基础。纳米耐火材料的开发不仅从根本上改变了耐火材料的组织结构（包括宏观结构和微观的显微结构），而且还能改变耐火材料的功能特性，提高耐火材料的理化性能指标以及在使用中的高寿命性与抗损毁性
21世纪的纳米科学技术正在成为推动世界各国经济发展的主要驱动力之一。未来20～30年，纳米科学技术有望广泛应用于信息、能源、环保、生物医学、制造、国防等领域，产生新技术变革，促进传统产业改造和升级，并形成基于纳米技术的战略新兴产业。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》部署了四大研究计划，纳米研究位列其中。“十二五”规划纲要也要求把握科技发展趋势，超前部署基础研究和前沿技术研究，推动重大科学发现和新学科产生，抢占纳米科技等未来科技竞争制高点。纳米科技已成为许多国家提升核心竞争力的战略选择，也是中国有望实现跨越式发展的重要领域之一
为了开发21世纪新一代耐火材料，迫切需要运用尖端的纳米技术和纳米材料开发后续的纳米耐火材料。先后毕业于鞍山工科高级职业学校耐火材料专业、太原钢铁学院硅酸盐专业的高树森，为了追求心中创新耐火材料、服务高温产业经济的梦想，1989年发起创立了一家小型耐火材料有限公司并出任董事长，他的创业梦由此拉开了序幕。在企业经营领导工作中，他始终坚持“实践永无止境，创新永无止境”的发展观念，大胆改革创新，始终坚持人才是第一生产力的理念，采取“不唯上、不唯书、不唯制、只唯实”的用人机制，科学整合人力资源，使企业各部门工作效率得到了极大的提高。1992年，经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准，成立了太原高科耐火材料有限公司。
在不断深化改革的新形势下，高树森紧跟时代步伐，用“创新发展的眼光、求实有效的机制、机动灵活的方法、谦虚谨慎的态度、科学严格的管理和严密细致的规章制度”，使企业长期立于同行业先进行列。在坚持“以发展为主题，以经营管理为重点，以实现最大利益为出发点”的经营原则下，公司多元化复合发展的经营新思路，与国内多所研究院所、高等院校在产品开发、技术交流等领域建立了长期的合作关系，在新产品技术性能、使用性能、技术储备等方面不断创新，形成了产学研联盟，具备研究、开发、生产高技术特种耐火材料能力，形成了自主研发、自主创新和自我实现产业化的良性循环。
进入新世纪后，纳米材料与技术的优异性能使高树森有了新的想法：能不能把纳米技术和纳米材料注入耐火材料，创新耐火材料技术，从而开拓耐火材料的新领域呢？在高树森的领导和主持下，太原高科对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究探索和自主创新。
公司建立了以企业为主体的技术中心，先后研发出多种耐火材料高新技术产品，并及时将其转化为生产力，现已经从成立之初简易的小型耐火材料厂发展为全国耐火材料领域声名赫赫、独具技术优势和发展前景的大型企业。
2005年，太原高科被太原市科技局批准为耐火材料行业技术研究中心；2007年，被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心；2009年，被山西省认定为企业技术中心。技术中心承担了耐火材料行业关键技术的研发和创新工作，并在自主创新方面取得了多项重大成果。此外，太原高科还通过了ISO9001―2000国际质量体系认证和ISO14001：2004环境管理体系认证，被认定为耐火材料行业的国家高新技术企业，“山西省科技先导型企业”、“太原市科技创新示范单位”、“十佳技术创新项目企业”等荣誉接踵而至。
创造纳米高新技术产品
高树森是耐火材料专业教授级高级工程师，也是技术研究中心主任兼首席专家，长期从事耐火 材料技术研究、自主创新和使用研究工作。他主持了多项国家重点热工工程项目（高温工业炉窑），自主研发多种耐火材料高新技术产品，并且花费大量精力使这些高新技术产品在高温工业生产中得到推广应用，使科研成果尽快转化为生产力。
他充分利用山西丰富的高铝矾土资源，研制开发了矾土基低蠕变-抗热震莫来石制品、莫来石刚玉制品、锆莫来石刚玉制品、高铝-尖晶石等高效复合制品，这些产品都有特殊的功能和高技术性能指标，在十分苛刻的情况下和工业性使用试验中，均显示出突出的使用效果，具有广阔的发展前景。他负责的山西省重点行业关键科技发展项目-高技术特种高效耐火材料的研究与开发，为充分利用山西资源、发展山西经济和提高我国耐火材料工业总体水平都具有重要意义。
20多年来，高树森对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究和自主创新，先后申报了七项纳米耐火材料发明专利项目，分别是：纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法（专利号：ZL200810079392.X）、纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法（专利号：ZL200810079799.2）、纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101544505A）、纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法（专利号：ZL 200910136836.3）、纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法（专利号：ZL200910223490.0）、纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101875561A）以及矾土基合氧化物陶瓷结合Al2O3-MgO-C耐火制品及其制备方法（专利号：ZL201010608883.6）。
高树森先后荣获了全国科学大会奖、新技术推广奖等，多次被冶金部授予劳动模范和先进科技工作者称号，2009年荣获“第9届中国时代新闻人物十大杰出成就奖”和“时代楷模・共和国经济建设十大功勋企业家”荣誉称号等。他自主研发的纳米耐火材料系列发明专利，也分别获得了第九届香港国际发明博览会金奖、第十二届中国北京国际科技产业博览会、第三届中国自主创新杰出贡献奖及第十三届中国北京国际科技产业博览会、第四届中国自主创新杰出贡献奖。
2010年5月，在第十三届北京科博会“中国高新企业发展国际论坛”上，年逾古稀的高树森作了《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告。报告称，自主创新和研发是现代企业生存和发展之本，党的十七大报告明确指出“提高自主创新能力，建设创新型国家，是国家发展战略核心、提高综合国力的关键”。他兴致勃勃地向与会者坦陈：他写的多篇有关纳米的论文被编入《盛世之光―中国当代创新理论与实践》、《中国改革发展与创新研究文选》、《2009・中华学术精英大典》等书中。在耐火材料的研发和创新工作中取得了多项重大研究成果：
1.研究成功磷酸盐结合的Al2O3C质耐火材料浇注料在太钢1200m3大型高炉使用取得成功，是国内外高炉史一个创举，具有重大社会和经济意义，通过了部级组织的技术鉴定。
2.自主研发的SiO2陶瓷-磷酸盐复合结合硅质不定形耐火浇注料，主要特点是耐高温性能和抗热震性能比原来技术有显著提高，为国内首创、国际领先水平。
3.不定型耐火材料，是高温工业发展的一种耐火材料行业方向，不定型耐火材料在大型钢铁联合企业中推广应用，很多设备不用以前耐火材料制品而是用这种不定型浇铸的。
4.亚微米陶瓷结合Al2O3-尖晶石浇注料及其在钢包整体浇注中的应用项目，是在实施山西“1311”结构调产高科技产业化中重点产品项目。
他还宣称：纳米耐火材料系列发明专利的公布，是纳米技术在耐火材料领域中成功应用重要标志，也是纳米技术和材料与传统产业中自主创新、自主研发的重要发展方向，对钢铁等高温工业发展和高新技术的应用做出了重要贡献。
谱写“绿色纳米耐材”产业化创新之路
当今全球经济竞争格局正在发生深刻变革，科技发展正孕育着新的革命性突破，世界主要国家纷纷加快部署，推动节能环保、新能源、信息、生物等新兴产业快速发展。我国要在未来国际竞争中占据有利地位，必须加快培育和发展战略性新兴产业，掌握关键核心技术及相关知识产权，增强自主研发能力。
为此，高树森呼吁将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业，在北京中关村尽快建立“部级纳米耐火材料产业化示范基地”和建立“部级纳米耐火材料技术研究中心”。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿，其成果显著，并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业，很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响，中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化，有能力引领这场新的工业革命。
2010年1月9日，中国耐火材料行业协会组织召开了纳米耐火材料产业化示范基地专家论证会，对太原高科耐火材料有限公司和山西省耐火材料工程技术研究中心采用纳米技术研究开发纳米耐火材料的工作情况和研发成果进行了考察论证。
与会专家一致认为，太原高科和山西省耐火材料工程技术研究中心在研究开发纳米材料并运用于不定形耐火材料的生产过程中，取得了显著成果。基于此，中国耐火材料行业协会授予其“行业纳米耐火材料产业化示范基地”称号。
太原高科纳米耐火材料系列发明专利成果的取得，大大推动了我国纳米技术和纳米材料的进步与发展，为其在传统行业中的创新应用提供了有益借鉴；为耐火材料的发展开辟了一片新天地，为开发更长寿、更节能、无污染、功能化的新型绿色耐火材料提供了技术支撑；同时，新技术材料的研发和应用，推动了传统高温工业的技术升级，为高温工业新技术的实施与发展作出了突出贡献。
机会只留给有准备的人，成功只属于有梦想的人。高树森和太原高科的绿色纳米耐火材料发展之路正徐徐展开，大路两旁，鲜花与荣誉相伴。但“老骥伏枥，志在千里”的高树森并不满足目前的成绩，他心中有更大的目标，那就是实行“纳米中国耐材”战略计划，并以此催生新型经济社会发展模式。他认为，实行“纳米中国耐材”战略技术，应从技术创新、产业创新、产业集群耦合三个维度着手，探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制，实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级，将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地，打造成高端制造业改造升级、技术创新、产业创新的典范。
我国的纳米耐火材料技术研究已经处于世界前沿水平，且成果显著，得到各方肯定。为了能够在更高平台推动纳米耐火材料技术创新和产业化发展，高树森建议将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业，运用多项高新技术，谋求耐火材料与尖端纳米技术的整合，加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究，努力开发尖端纳米耐火材料，并积极推进创新成果的产业化，在高新技术产业化大潮中占据有利先机，进而引领这场新的工业革命。
人物档案
能力。
发展纳米科技是转变经济发展方式，实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合，代表着科技创新的方向，也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业，要大力推动自主创新，着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新，紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇，更加注重创新，加快自主创新能力，加快科技成果向现实生产力转化，加强科技体制改革，加快建设宏大的创新型科技人才队伍，谋求经济增长与发展主动权，形成长期竞争优势，为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。
太原高科艰苦创 ，成果累累不负人
太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森董事长基于创新耐火材料，服务高温产业经济的梦想而发起创立。在成立之初，这只是一家简易的小型耐火材料厂，经过几年的艰苦奋斗，企业取得了初步的发展。1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准，成立了太原高科耐火材料有限公司（简称太原高科）。
公司建立了耐火材料生产厂和专门的耐火材料技术研究中心，并被山西省科技厅确立为山西省耐火材料工程技术研究中心，成为耐火材料行业的部级高新技术企业，并承担山西省高端重点行业用耐火材料的技术研究与开发工作。先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品，及时将研究成果转化为生产力，大大促进了企业的发展，同时为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持，形成了生产与科研相互促进的良好局面。公司与国内多所研究院所、高等院校在产品开发、技术交流等领域建立长期的合作关系，使公司在新产品技术性能、使用性能、技术储备等方面不断创新，形成了产学研联盟，具备研究、开发、生产高技术特种耐火材料能力，形成了自主研发、自主创新和自我实现产业化的良性循环。经过二十多年的发展，在实现了公司的管理升级和稳步、持续、快速发展的同时，确立了以“以科研为依托，市场为导向”的科技兴企的发展战略。
为扩大产业规模，抢占市场制高点，再加上随着公司的不断发展，原有的生产能力远不能满足市场的需求，2005年公司在阳曲县投资8 000余万元，建设了总占地面为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心，该项目被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目及山西重点引进关键科技开发
项目。
新工厂于2006年竣工投入生产，特种高效不定形耐火材料年产能5.5万吨。新建的企业技术研究中心具有较先进完善的试验检验条件和设备仪器，还拥有一批经验丰富素质高的研发技术人员，具备研究开发自主创新和生产高新技术耐火材料的能力。该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心，2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作，并在自主创新方面取得多项重大创新成果。
太原高科走出了自主研发、自主创新、自主生产科研成果的路子，而且实际效果十分突出。这里同时也从一个例面说明，我国科技体制改革中建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系，并将其作为全面推进国家创新体系建设的突破口，只有以企业为主体才能坚持技术创新的市场导向，有效整合产学研的力量，确实增强国家竞争力，以企业为主体的创新机制，对科研成果迅速转化为生产力具有重要的推动作用。
要用科学的力量推动经济发展方式转变，运用高新技术加快改造传统产业，大幅度提高传统产业的科技含量，提高传统产业的质量效益和竞争力，大力推动自主创新提高原始创新能力。在这次金融危机的冲击下，该企业也受到一定程度的影响，但在高树森董事长的带领下克服重重困难，企业产值利润仍得到了较大增长，并且由于纳米科技、纳米材料开发成功和应用企业潜在产值利润发展空间十分广阔，实践证明，坚持科学发展观，走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。
目前，太原高科已通过了ISO9001―2000国际质量体系认证和ISO14001：2004环境管理体系认证，被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区授予“十佳技术创新项目企业”及“质量管理先进企业”、山西省认定为企业技术中心。最近，中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米耐火材料产业化示范基地” 的称号。
七项纳米专利，创新成果喜人
耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业领域重要的基础材料，是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料，与钢铁等高温工业的技术发展相互依存互为促进。为了开发21世纪新一代耐火材料，迫切需要运用尖端的纳米技术和纳米材料开发后续的纳米耐火材料。纳米耐火材料是以纳米粒子为核心，由耐火材料颗粒相和基质粉料、结合剂及外加剂等组成的纳米结构基质相两大相构成。少量的纳米结构基质的理化性能成为决定整个耐火材料性能的重要基础。纳米耐火材料的开发不仅从根本上改变了耐火材料的组织结构（包括宏观结构和微观的显微结构），而且还能改变耐火材料的功能特性，提高耐火材料的理化性能指标以及在使用中的高寿命性与抗损毁性。
近年来，我们对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究和自主创新，共申报了七项纳米耐火材料发明专利项目，涉及耐火材料的主要品种和类型，如酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料、耐火氧化物材料、高温复合材料，以及定型耐火材料、不定形耐火材料，七项发明专利均已公布，并经有关部门严格筛选后评定，被列为年度国家重点发明专利项目、并纳入国家发明专利实施转化项目中，还被知识产权出版社编入《中国专利发明人年鉴》第十一卷建国六十周年优秀发明家及专利项目特辑、《中国发明与专利》―建国60周年知识产权发展成就巡礼特辑中；前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖，又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。由于高树森又发明了更多的纳米耐火材料专利，2010年在第十三届中国北京国际科技产业博览会上再一次获“中国自主创新杰出贡献奖”。 七项纳米发明专利项目分别是：
纳米耐火材料发明专利之一
纳米复合氧化物陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101397212A）
该发明专利成果开创了纳米耐火材料新领域，解决以往耐火材料在技术性能方面存在的问题，完全证实纳米技术和纳米材料所具有的功能特性在纳米耐火浇注料中能够充分显示出来，全面提升和改善耐火浇注料的组织结构，特别是显微结构以及各项性能指标，又具有特殊的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性、高温结构稳定性以及耐高温性能等。
纳米耐火材料发明专利之二
纳米Al2O3薄膜包裹的碳－铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101417884A）
本发明的碳-铝尖晶石耐火浇注料的最突出特点是组织结构致密，显微结构明显改善，纳米结构基质得以形成。另一方面，在抗钢水、熔渣侵蚀性、抗渣渗透性、抗热震性、高温体积稳定性、高温蠕变性等方面也显示出优异的性能，这些特性为它在炼钢二次精炼炉中成功地使用奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之三
纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101544505A）
本发明新型纳米耐火浇注料主要优点有以下方面：一是应用纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中得到成功的应用，制成了无团聚、分散性好的纳米尖晶石-镁质耐火浇注料；二是材质选择、加工工艺先进合理；三是生产成本相对较低，经济适应性强；四是无粉尘，无排放有害气体，特别是无纳米粉体的污染，是真正的绿色产品；五是实施套修补使残衬得到充分利用，适合于循环经济发展要求。鉴于以上优点本发明的纳米耐火浇注料，对炼钢工业二次精炼用耐火材料的发展起到了重要的推动作用。
纳米耐火材料发明专利之四
纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101555153A）
本发明在整体二次精炼钢包实际使用中也取得了成功的经验，它在80t钢包渣线部位使用，采用RH进行精炼处理，渣线使用寿命达90炉次以上；在195tLF精炼炉上部包壁中使用也取得了优异的使用效果；采用本发明的碳-尖晶石镁质耐火浇注料制成大型预制构件，在195t精炼钢包最苛刻的冲击区部位也显示出较高的耐用性，这就为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向，也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之五
纳米耐火浇注料在LF炉二次精炼中的应用
纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101767999A）
本发明浇注料的创新点在材质的选择，是在传统用Al2O3 -SiC-C质出铁沟浇注料中引用了镁铝尖晶石的成分，这种尖晶石相不是采用预合成尖晶石，而是以加入Al2O3和MgO为原始成分，通过原位合成反应生成纳米二次合成尖晶石，使这种新型纳米浇注料的结构、性能和耐用性等方面发生根本改变，使其纳米结构基质得以形成，抗渣铁侵蚀性和抗渗透性同时得到改善，耐用性显著提高。另外，由于在生成二次尖晶石时，伴随着微膨胀，所以在约束下发生致密化，可使浇注料的抗渣铁侵蚀性和抗渗透性进一步同时显著提高，这就为这种浇注料在高炉出铁沟中成功的制造和使用奠定了坚实的基础。
纳米耐火材料发明专利之六
纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法（公布号：CN 101875561A）
本发明采用纳米技术和纳米材料，开创了一种具有特殊优异的耐高温性能、耐火度和荷重软化点、抗高温蠕变性、抗炸裂性、侵蚀性以及高耐用性的纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料，以满足和适应现代炼铁高炉附属的高风温热风炉、玻璃熔窑上部结构、炼焦炉等使用的发展需求；另一方面硅质耐火浇注料是酸性耐火材料的典型代表，增加耐火浇注料主要品种特别是酸性或碱性耐火浇注料扩大浇注料使用范围，增加总体不定形耐火材料产量。
纳米耐火材料发明专利之七
矾土基纳米复合氧化物陶瓷结合Al2O3-MgO-C不烧制品及其制备方法（公布号：CN102167569A）
本产品最大特点是采用我国具有丰富的天然资源高铝矾土和轻烧镁石作原料，是以纳米碳黑和石油焦粉作为碳源，并能形成用纳米Al2O3和MgO包裹碳的尖晶石的纳米结构基质的Al2O3-MgO-C不烧制品。本产品在性能方面具有优异的抗钢水熔渣侵蚀性和抗渗透性，同时显著提高抗热震性、高温体积稳定性、抗高温蠕变性和适宜的隔热性能，因此在钢包和二次精炼炉中应用，解决了目前Al2O3-MgO-C砖生产和使用中存在的各种技术难题，满足了二次精炼技术发展需求，为钢铁工业提供最佳服务。
纳米耐火材料系列发明专利的公布，是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志，也是纳米技术和纳米材料在传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向，对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用，做出了重要贡献。同时，发展纳米科技是转变经济发展方式，实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合，代表着科技创新的方向，也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业，要大力推动自主创新，着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新，紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇，更加注重创新，加快自主创新能力，加快科技成果向现实生产力转化，加强科技体制改革，加快建设宏大的创新型科技人才队伍，谋求经济增长与发展主动权，形成长期竞争优势，为加快经济发展方式转变提供强有力的科技
支撑。
中国有丰富的耐火原料资源，尤其是高铝矾土、菱镁矿、石墨更是得天独厚。我国高铝矾土探明储量约为10亿吨（主要分布在山西、河南、贵州），居世界首位，与圭亚那、巴西共为世界矾土资源大国。我国菱镁矿蕴藏量约30亿吨（主要在辽宁、山东），占世界1/3，其他主要蕴藏国为俄罗斯和奥地利。磷片状石墨则以我国最丰富（主要在黑龙江、山东），储量1.4亿吨，其次为加拿大。它们的加工产品――矾土熟料、镁砂、鳞片状石墨均为优质耐火制品的重要原料。因此，耐火原料的这一资源优势为我国耐火材料发展提供了有利基础，同时也为耐火材料进入国际市场出口创汇提供了良好条件。该系列纳米耐火材料研究项目充分利用我国资源优势生产特种高效耐火材料，为我国耐火材料资源的利用和行业发展提供了新思路。该项目的实施对改变我国资源原料输出型方式，对我国利用资源优势，用高新技术带动改造传统产业，带动资源产业发展具有重要的意义。开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术，大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命，节省资源，且节能环保，生产成本相对较低，经济适应性强，无粉尘，无排放有害气体，特别是无纳米粉体的污染，是真正的绿色耐火材料，具有显著的经济效益和社会效益，已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用提供广阔的发展前景，将资源变为产品，推动市场效益，可带动资源产业的更快发展。
太原高科纳米耐火材料的研究及其发明专利成果，大大推动了我国纳米技术、纳米材料的进步与发展，为耐火材料的发展开辟了一片新天地，也为开发更长寿、更节能、无污染功能化的新型绿色耐火材料带来了发展空间。为了进一步深入发展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究，使纳米技术在耐火材料领域中得到更广泛的应用，太原高科将研究开发更多更实用的纳米耐火材料发明专利成果，以满足钢铁、玻璃、水泥等高温工业发展需求，也为钢铁等高温工业新技术的实施与发展提供了最佳服务。
实行“纳米中国耐材”战略计划建立纳米耐火材料产业化示范基地
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，经济发展与资源环境被破坏的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。
实行“纳米中国耐材”战略计划，催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机，需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度，探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制，实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级，将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地，高端制造业、技术、产业创新的典范。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术，它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。然而，纳米科技和纳米材料只有在生产实际应用中才能体现出自身的重大价值。国外多个国家都对纳米产品的产业化给予特别关注，并且作为纳米科技发展水平的重要标志。纳米材料制备技术由实验室转移到工厂生产势在必行，在纳米技术产业化过程中存在多方面制约纳米发展的瓶颈问题。为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题，我们开展长期的专项研究并取得了较好的效果，这就为纳米耐火材料产业化铺平了道路，为加快推进产业结构调整，完善现代产业体系，加快推进传统产业技术改造，加快发展纳米战略新兴产业，全面提升产业技术水平和国际竞争力，都具有重大意义。
发展纳米科技，在纳米材料领域进行深入研究，对于我国经济转型、经济的快速平稳发展意义重大，纳米耐火材料系列发明专利是纳米技术和纳米材料在传统产业中成功应用的典型实例，也是发展纳米技术和纳米材料的重要方向，对于提升传统产业意义非凡；纳米材料只有真正用于工业生产才能显示出纳米科技自身的重要价值；只有用纳米技术和纳米材料才能实现传统工业结构的改变，才能使传统产业得以深层次的发展。应当指出，实现纳米耐火材料产业化也不是直截了当的事，而是存在多方面制约产业化发展的瓶颈问题：一是降低纳米材料制备成本问题，市售的纳米氧化物陶瓷粉体价格十分昂贵，为纳米产业化带来了很大困难；二是发展大规模生产纳米材料的分散技术问题，以突显纳米效应；三是发展纳米耐火材料应用技术存在的问题，以制取分散性好、组织结构均匀、并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火材料。为了解决制约产业化发展这些瓶颈难题，高树森带领太原高科竭尽全力进行了深入的研究，结合耐火材料工业实际，以适宜的工业原料和天然原料研发成功的纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂，并能形成纳米结构基质的纳米耐火浇注料，解决了制备纳米材料成本昂贵的问题；此外，还改变了以往应用纳米陶瓷粉体材料制备纳米的制作工艺，采用湿法工艺，不仅解决了纳米陶瓷粉体的团聚和分散问题，而且还很好地解决了纳米在实际生产应用方面的诸多问题。
改革开放的总设计师邓小平同志曾指出：“科学技术是第一生产力”。由此开启了在全民范围内树立“将知识转化为生产力”的理念，知识和技术的结合是社会生产力提高的关键。科技成果不能只是空中楼阁，科技成果的最终归宿必须是产品。只有创造出更多的物质文明，经济才能更好地发展，才能拥有更加富足的未来。
为此，建立纳米耐火材料试验研究及产业化示范基地，对当前和今后耐火材料行业更好地为钢铁等高温工业的发展和技术进步是非常有意义的。产业化示范基地建立后，太原高科将运用多项高新技术，谋求与尖端的纳米技术整合，加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究，完成开发成果后，可积极推进开发和创新成果的产业化，及时服务于钢铁等高温工业生产中，使纳米技术及早地显现出经济效益和社会效益，为科技发展和进步作贡献，努力把21世纪纳米尖端耐火材料的开发与生产做好、做成功。
将纳米耐火材料自主创新成果提升为国家战略性新兴产业
增强自主创新能力是培育和发展战略性新兴产业的中心环节，完善以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，发挥国家科技重大专项的核心引领作用，结合实施产业发展规划，突破关键核心技术，加强创新成果产业化，提升产业核心竞争力。
培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业，将给我国各行业带来新的发展机遇。完成“十二五”时期经济社会发展的目标任务，最根本的是靠科学技术，最关键的是大力提高自主创新能力。坚持把科技进步和自主创新与国家发展战略、经济社会发展目标、人民日益增长的物质文化需要紧密结合起来，着力突破制约我国产业升级的核心技术、关键技术、共性技术，下大力气解决影响我国未来发展的重大科学技术问题，不断攀登世界科学技术高峰，为建设创新型国家，为加快经济发展方式，实现科学发展提供科技支撑。纳米材料产业是我国“十二五”时期战略性新兴产业之一，由于重要的战略地位以及之于国民经济的重要性，让纳米材料产业必将成为“十二五”时期和未来很长一段时间里重大的经济增长点。在转变经济增长方式为主旋律的今天，纳米耐火材料产业必将迎来巨大的历史机遇，但如何担负起纳米耐火材料战略性新兴产业引领未来的重任，是对我们自主创新的科技产业界的极大考验。如何迎接挑战，如何让科技创新的价值真正落实到生产力里，如何在未来的竞争中赢得话语权及主动权，关键则在于我们科技界以及科技与产业之间能否顺利对接。
加快培育和发展战略性新兴产业是推进产业结构升级、加快经济发展方式转变的重大举措。战略性新兴产业以创新为主要驱动力，辐射带动力强，将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业，有利于加快经济发展方式转变，有利于提升产业层次、推动传统产业升级、高起点建设现代耐火材料产业体系，全面提升耐火材料产业技术水平和国际竞争力。通过科技创新，促进产业结构优化升级，提高经济增长的质量和效益，实现经济增长方式由粗放经营向集约经营的转变；通过科技创新，提高能源资源利用效率，实现从资源消耗型经济向资源节约型经济的转变；通过科技创新，保护生态环境，治理环境污染，实现以生态环境为代价的增长向人与自然和谐相处的增长转变，促进经济社会全面、协调、可持续发展。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿，其成果显著，并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业，很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响，中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化，有能力引领这场新的工业革命。
论文摘要 讨论了狭小部位现场更换耐火材料采用分段制摸，分段浇注的施工方法，介绍了保证施工质量的措施。结果表明，耐火材料分段浇注不会对施工质量造成影响。
1、概述
转变废热锅炉（100E8）是我厂年产30万吨合成氨生产高压蒸汽的主要设备之一。它的主要作用是回收二段转化炉出口工艺气的热量，生产12.5MPa高压蒸汽。
因为二段转化炉出口工艺气温度为869℃，超过了一般材料的温度极限，因此，在设备的进口端管箱内安装了一层保温材料（VSL50）和一层耐火材料GC94。
转变废热锅炉（100E8）进口端管箱内耐火材料GC94为高铝刚玉质耐火浇注料，由于使用多年，经常检修，造成表层耐火材料开裂、松动、脱落，必须进行更换。
2、100E8进口端管箱概况
如图1所示，100E8进口端管箱由ф1180mm的直管段与二段炉100R1工艺气出口相接，ф1180变径到ф1940mm的锥管段，ф1940mm的直管段及管板加强圈等部分组成整个进口端管箱。在ф1180变ф1940的锥管段上，设置了一个24″的人孔，保证人员检修时正常进出。
管箱与直管段内衬有130mm厚的隔热材料VSL50，75mm厚的GC94耐火材料。原始安装时，耐火材料的浇注是将设备沿中心线垂直放置，从下向上一圈一圈浇注起来的。由于检修现场条件限制，耐火材料检修过程不能参照原始安装的浇注方法，最大的难点是克服检修空间、检修位置窄小，工人进出安全通道设置的问题。
3、GC94层耐火材料浇筑（修复）：
根据图1所示结构，修复思路为先恢复管板厚75的GC94浇注层，修补厚130mm的VSL50浇注层，浇注直径1180和直径1940直段的GC94层，最后浇注直径1180变直径1940锥管段的GC94层，最后完成人孔的施工，具体施工步骤如后所述。
3.1拆除进口端管箱GC94浇注层，在敲打过程中，注意保护锚固钉，火嘴，管板等易损部件，并尽量避免损伤（松动）内部VSL50层，以确保修理质量。
3.2 在管板缺陷全部处理完毕，热处理合格后，分层浇注管板GC94耐火材料，注意锚固钉的位置及完好情况，并涂刷沥青漆2次以上。
3.3 补齐损伤或厚度达不到130mm的VSL50浇注层，补齐所有锚固钉并将螺纹拧紧，按要求测量其外露高度为55mm，涂刷2遍以上沥清漆，并在端部套上塑料管套。
3.4 ф1940直管段浇注
3.4.1 管板耐火材料浇注已经完成，且己经脱模。
3.4.2 模具制作参照图2所示，具体尺寸由于人孔限制，需要进行现场调配、合模。考虑人孔大小及工作面回转半径，每件模板的长度按照图纸要求为401mm，整个圆周分为8等份。
3.4.3 在底部位置和顶部位置，预留ф38mm和ф25mm的排放口与仪表口。
3.4.4 整个圆弧分8次成形，以最底部为起点，两侧对称施工，且在耐火材料成形后拆模，因此3.4.2项木模制作6套，最后2模，在前面浇注的耐火材料脱模后进行浇注，这样既保证了足够的工作面，也可以利用拆下的模具。
3.5 ф1180直管段浇注
3.5.1 木模制作参照图3所示，长度控制在1065mm，整个圆周平均分为4等份。
3.5.2 整个圆弧分4次成形，以最低点为浇注基点，沿着圆周逐步向上浇注，最后封顶一模，在其余3模拆除模具后浇注，模具中央开设进料口。
3.6锥管段浇注
3.6.1 模具制作参照图4及图5。图4为人孔浇注模具，图5为锥管段浇注模具，具体尺寸如图所示。
3.6.1.1 人孔模具制作为两件，即圆环与接管，组装成形后图4所示：
3.6.1.2 锥面浇注模具组合如图5所示。为了保证木模顺利入出工作面，模具长度1415mm尺寸制作时分为2段，每段长为760mm，锥体圆周平均分为8份。
3.6.2 浇注起点为最低点，从两侧向上延伸，浇注到人孔部位时，先将人孔模具支撑好，并浇注287mm长的VSL50浇注料，然后才将锥面模具就位，且去除人孔部位的木板，让人孔模具露置在锥面模具内部，固定合格后进行浇注。
3.6.3 由于该部位变化多，施工难度大，锥面模具加工6套，且支撑条与弧形板间以榫头固定。
3.6.4 支撑好人孔模具后，人孔过流部位直径最小为268mm，因此，浇注耐火材料时，支撑一模就浇注一模，收口部位选择在人孔位置，且安装人孔部位模具时，已经将其他模具全部拆除。
3.7.GC94耐火材料施工
3.7.1 按照供货说明及检验的要求进行配料：
加水量控制在9—10%，搅拌时用手检法检验，以手握能成团，用力不冒浆，自由落地不松散为合格；
水泥加入量控制在10%，既要保证耐火材料有一定的强度、耐冲刷性能，也要保证不因为加入过多的水泥引起耐火材料开裂。
混料时，耐火材料骨料必须先搅拌均匀，加入水泥后搅拌一分钟，然后按照总加水量的30%、70%、100%分三次加水，每次加水前，耐火材料必须吃水均匀，在加入全部用水量后，必须搅拌2分钟。
3.7.2 浇注要求
加水后的耐火材料，必须在30分钟内用完，超过30分钟没有用完的耐火材料，弃之不用。
浇注过程中，不允许进行再次加水施工。
浇注的耐火材料，必须振打密实，表面平整，不能有气孔、表层离析、疏松等缺陷。对浇注缺陷的修补，打出3颗以上锚固钉并重新做模浇注。
3.8 耐火浇注材料养护
3.8.1 耐火材料浇注后，在初凝时，即开始进行湿养护，时间至少为24小时，然后自然养护，要求在72小时以上。
3.8.2 养护用水质达到饮用水以上标准
4、分析与讨论
该设备与二段转化炉100R1紧连，后者已充N2对触媒进行保护，通道已经彻底隔离，因此设备内作业时，只有一个人孔可供施工材料及人员进出，作业面很小，事故状况施救困难，加上耐火材料分为保温层和耐火层，施工难度大不易保证浇注质量。但是，通过合理制模，分段浇注的方法，解决了狭小部位现场更换耐火材料的难题，为类似的检修工作提供了依据。
Abstract： This article introduces the Australian furnace lining configuration and the related situation since furnace lining， through technical improvements， it adheres to the domestic research and experiment of lining， which makes the lifetime of Australian furnace lining stable in 12 months or so， and be in the leading level of the same industry.
关键词： 炉衬；耐火材料；炉期；炉体；铜水套
Key words： lining；refractory；furnace cycle；furnace body；copper water jacket
中图分类号：TF806.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0078-02
1 概述
金昌冶炼厂澳斯麦特炉（以下简称奥炉）为筒球型竖炉，钢板外套、内衬铜水套为耐火材料。耐火材料结构由下向上分为炉底、熔池区域（也称下部炉体）和上部炉体等结构（上、下部炉体的分界线为4.2m）。澳炉结构简图如图1所示。
澳炉的内衬设计是让高温熔体粘在炉壁砖衬上，即用挂渣的方法对炉衬进行保护。在炉衬壁上留下一层固熔体，这就要求炉壁从炉内吸收的热量及时向炉壳传递出去，使炉衬表面温度低于熔体温度。于是，澳斯麦特炉采用了高导热的耐火材料砌筑，并在耐火砖与外壳钢板之间形成一定厚度的高导热性石墨层。
2 澳炉设计炉衬构造
2.1 炉底部分 炉底板上砌筑的三层低气孔粘土砖，在反拱初型上面所用的特种镁铬质捣打料捣打成反拱型。拱角四周围所用的电熔结合铬镁砖砌筑成圆型。炉底中心砌体高度为1175mm。
2.2 熔池区域 拱脚以上熔池区域的耐火材料为单层结构，设计厚度为265mm的耐火材料。此部分耐火材料外侧有一层厚度为15mm的高导热性碳质捣打料。其中，碳质捣打料的外侧为铜水套，铜水套厚度为100mm，共有3层铜水套，每层铜水套的高度为1333mm，总高度为4200mm。
2.3 上部炉体 该部位采用两层耐火材料结构，内层为厚度345mm的耐火砖，与炉壳之间为115mm厚的电熔再结合铬镁砖。此部分炉身设有三层砖托结构，砖托上均安装有铜水套式冷却块。
3 炉衬存在的问题及解决措施
炉衬存在的问题及解决措施，如表1所示。
4 改进措施
澳炉运行至今已经历多次停产检修。通过一系列的工艺技术论证、改造，至第九炉期澳炉炉衬状况才趋于稳定。
4.1 下部炉体材质的选型 实践证明：选用低气孔率、热震稳定好、耐压强度大且抗磨性能优的铬铝尖晶质耐火材料替代镁铬质耐火材料效果更好。镁铬质与铬铝质耐火材料的性能见表2。
4.2 上部炉体材质的选型 上部炉身的耐火材料的选择要考虑三个基本原则：一是要具有良好的防水性能；二是具有良好热震稳定性；三是具有良好的抗渣性。由于奥炉顶罩是余热锅炉的一部分结构，锅炉在运行一段时间后就会出现漏水事故，并造成耐火砖“粉化”而脱落。
4.3 耐火砖厚度的选定
①一方面，使熔体到铜水套的温度梯度变缓，提高此部位耐火材料的整体寿命；另一方面，使铜水套工作面温度下降，有利于降低能耗。②将上部炉体厚度由原设计的265mm增加到430mm。
4.4 第二层砖托冷却块的拆除 历次检修中观察到，整个炉内的耐火材料都受到侵蚀，主要在第三层铜水套所在的区域（3.5-5.7m），炉体西北角尤为严重（此部位有一层高度150mm的砖托冷却块）。
因为相对其它位置而言，由于有铜水套与砖托水套的存在，在澳炉提枪、下枪的作业过程中，此部位耐火材料的温度梯度比较大，耐火材料比较容易剥落、侵蚀。砖托冷却块上部砖体依附其支撑，一旦砖托冷却块周边耐火材料侵蚀，上部砖体容易坍塌，澳炉堰口时常有大块砖流出。2008年9月利用停炉，对澳炉第二层砖拖冷却块进行了拆除，从后几个炉期来看，达到了设想效果。
4.5 砖托水套保护砖的改进 砖托水套保护砖设计之初采用“上下砌筑耐火砖，中间用耐火砖填充的方式”。在冶炼过程中，由于熔体冲刷及渗透，中间填充的耐火材料很容易被洗刷、侵蚀，将砖托水套暴露在炉膛，使砖托水套温度升高，引起DCS系统报警、被迫提枪，影响澳炉作业率。
6 结论
通过不断的摸索与技术改进，通过职工操作标准的强化，通过加强管理，目前炉衬寿命稳定在12个月左右，超过设计水平。其实，最好的耐火材料就是炉渣。如果可以成功实现铜水套挂渣替代耐火砖，不仅可以延长炉寿命、节约生产成本，同时也将是澳炉冶炼的飞跃。
参考文献：
[1]彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004.
[2]张志国.奥斯麦特炉炉寿命偏短原因探析[L].有色冶金设置于研究，20134，34（3）：38-39.
[3]吕高平，贺晓红.金昌冶炼厂奥斯麦特工艺的改进与完善[J].有色金属（冶炼部分），2007（01）：5-8.
关键词浇注料，MgO-SiO2-H2O，水泥，ρ-Al2O3，溶胶
中图分类号： TQ175.7 文献标识码： A 文章编号：
引言
不定形耐火材料是一种不经锻烧的新型耐火材料。它是由骨料、粉料、结合剂、添加剂按一定比例配制混合而成的混合集料，多数情况在使用现场成型，造形任意，在烘烤后即可投入使用，也可在生产车间先预制成型，经简单处理后运抵使用现场安装投入使用。
近几年，随着耐火材料所服务的钢铁等高温工业的快速发展，不定形耐火材料以其工艺简单，施工方便，整体性好，节能降耗等优点，越来越被广泛关注和认可，与不定形耐火材料相关的新技术、新工艺、新方法和新装备也不断涌现[1-3]。其技术特点开始向高纯、复合、功能方向发展[2,3]。
目前我国不定形耐火材料的产量已达到耐火材料总产量的三分之一以上，已广泛应用于各类冶金，建材及石化领域。
不定形耐火浇注料的发展
耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，并加入一定量结合剂、添加剂和水分共同组成。同其他不定形耐火材料相比，耐火浇注料结合剂和水分含量较高，流动性较好，故可根据使用条件对所用材质和结合剂加以选择，因而浇注料种类很多，应用非常广泛，为主要的不定形耐火材料。
随着不定形耐火材料的不断进步，耐火浇注料的发展也进入相对成熟阶段。开发出了微粉、硅溶胶、铝溶胶及低水泥、超低水泥等结合的浇注料，减少了浇注料中杂质的含量，使浇注料的结合机理发生了显著的变化，显著提高了耐火浇注料的高温物理、力学性能[1]。
耐火浇注料的许多性质不仅受骨料与粉料的材质和颗粒级配影响，在相当大程度上也取决于结合剂的品种和数量。耐火浇注料骨料的强度一般高于结合剂硬化体的强度，故耐火浇注料的常温强度取决于结合剂硬化体的强度。而其中温和高温下强度的变化也主要发生于或者首先发生于结合剂硬化体中，所以浇注料高温下的强度也受结合剂影响较大。而结合剂硬化体一般随温度变化而不断发生物理化学反应，其强度也随之发生变化。耐火浇注料的高温性能在选用骨料与基质材质一定的情况下，主要受结合剂所控制。一般而言，耐火浇注料的高温体积稳定性和抗渣侵蚀性较同材质定形制品稍差，而其耐热震性则较同材质烧结制品优越。
浇注料结合体系的发展
不定形耐火浇注料的选择应尽可能满足以下两个条件：（1）能在浇注料的施工养护中提供结合强度；（2）能在后续使用过程中与基质配料发生原位增强反应。目前应用较多的结合剂有硅微粉、铝酸钙水泥、水合氧化铝、铝硅凝胶粉和无机镁盐等。结合剂的性质在很大程度上决定了不定形耐火材料的常温，中温，甚至高温性能。
随着浇注料的使用范围越来越广泛，使用条件的日益苛刻，对浇注料性能要求越来越高，经过几十年的发展，已经开发出各种性能的结合剂，按照时间顺序依次为水合结合，化学结合，水合-凝聚结合，凝聚结合，具体有：以水作为结合方式的MgO-SiO2-H2O结合或ρ-Al2O3结合，以水合凝聚结合的低水泥、超低水泥结合，以及凝聚结合的硅溶胶铝溶胶结合或氧化物微粉结合等[1-3]。而不同结合体系浇注料又具有各自特点，下面具体介绍常用结合体系结合浇注料特点与应用。
2.1MgO-SiO2-H2O结合浇注料
MgO-SiO2-H2O体系是水合结合与凝聚结合的复合结合。文献显示在常温下MgO-SiO2-H2O体系的水化产物主要是某种非晶态类似滑石的硅酸镁类水合物和Mg(OH)2。MgO-SiO2-H2O由于形成溶胶，不但抑制了MgO的水化，减少了水的加入量从而降低坯体中游离水量，还提高了SiO2-H2O体系结合产品的强度与性能。
MgO-SiO2-H2O结合体系主要应用于高铝质，铝镁质和镁质浇注料中。如钢包浇注料，钢铁生产中的预制件等。MgO-SiO2-H2O体系的优点是水系结合，成本低，料浆流变性能好，能较快升温，缩短施工周期，MgO或SiO2高温时可与耐火骨料生成高熔点物相，提高工作性能。
2.2水泥结合浇注料
目前主要研究与应用的是低水泥、超低水泥耐火浇注料，在减少铝酸钙水泥的同时加入适量的氧化物微粉及适量的分散剂而得。低水泥、超低水泥浇注料引进的高活性微粉是利用其高比表面积及优良耐火性能，不但与水作用形成溶胶，补充了因水泥含量减少而引起的强度降低，而且减少低熔点相的引入，增强的制品的高温使用性能。
低水泥、超低水泥浇注料中水泥矿物CA，CA2等发生水化反应，其反应式如下（1，2，3，4，5）。目前水泥结合体系结合的浇注料中引入的氧化物微粉主要是硅微粉，α-Al2O3微粉和氧化铬微粉等。以硅微粉为例，其水化形成的硅氧烷网（-Si-O-Si-），与水泥水化物CAH10和C2AH8共同作用，交错攀附，重叠结合，使浇注料获得很高的强度。
水泥结合浇注料因其成本低，稳定性好，应用范围较广，有粘土质，高铝质，刚玉质，碳化硅质等。目前已被广泛应用于冶金、建材、化工和机械热工窑炉与设备中。此体系结合的耐火浇注料具有以下特点：(1)水泥含量的减少及微粉的引入使得坯体中水泥水化物减少，热处理过程中不会因大量水合键破坏而导致中温强度下降；(2)由于浇注料用水量低，坯体填充密实，因此成型制品气孔率低，而且小气孔、闭口气孔增加，有利于高温性能的提高，但不利于抗剥落。另外水泥含量高影响高温使用性能，产生龟裂，易与基体反应生成低溶融物，劣化高温使用性能。因此无水泥结合浇注料正逐渐成为高性能浇注料研究重点。
2.3ρ-Al2O3结合浇注料
与水泥、镁硅水相比，ρ-Al2O3可谓是一高纯耐火结合剂，被认为是最可能取代水泥结合的体系。它不会引入杂质，1000℃以上由ρ-Al2O3水化形成的氧化铝水合物可以完全转变成具有良好高温性能的α-Al2O3，另外还可以与基质中的SiO2微粉或镁砂粉反应生成莫来石或尖晶石相等高温高性能相。
ρ-Al2O3一般用作高纯度的不定形耐火材料的结合剂。如刚玉质，莫来石质等。ρ-Al2O3结合的高铝浇注料的各方面性能均优于纯铝酸钙水泥结合的浇注料，特点表现为较高的低温强度和较小的加热线变化。目前ρ-Al2O3在耐火材料中的应用不多，主要是因为：(1) ρ-Al2O3遇水即发生水化硬化反应，现场施工必须在短时间内完成；(2) ρ-Al2O3浇注料中由于各种料剂的加入使得加热脱水变得复杂，容易产生龟裂，剥落等现象。
2.4溶胶结合
溶胶作为耐火浇注料结合剂的原理是基于陶瓷中的溶胶－凝胶技术，其在与耐火物料拌和过程中形成一絮凝网络状结构，把耐火骨料包裹连接起来形成坯体。在制品干燥烧成过程中，网状结合强度没有明显减弱甚至有所增加，高温时与耐火基质生成高熔点物相形成直接结合。
溶胶作为耐火材料结合剂有两大缺点：(1)溶胶相对稳定，凝胶硬化时间长；(2)较之其它结合剂，溶胶常温结合强度不高，加热收缩大。耐火浇注料中应用的溶胶结合剂有硅溶胶和铝溶胶。
硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液。它与硅微粉水化形成的溶胶性质相近，只是胶体分散性更好，更加稳定均匀，胶结性能更好。硅溶胶的化学式为mSiO2nH2O（m
溶胶用作浇注料的结合剂时，须加入促凝剂调节其凝结硬化速度。一般通过加碱或引入电解质来调节硅溶胶的硬化。
目前溶胶在耐火浇注料中的应用或以辅助结合剂添加到其它结合剂中，如水泥-溶胶结合，微粉-溶胶结合等，或两种溶胶一起使用，组成高性能的复合结合剂。单一的溶胶在耐火涂料方面应用比较多。
结语
（1）不定形耐火浇注料是耐火材料的重要组成部分，以其工艺简单，施工方便及能耗低被广泛应用。其发展与冶金行业技术要求密切相关。高纯复合化，用户友好化及节能经济化将是今后的发展趋势。
（2）MgO-SiO2-H2O、低水泥、超低水泥、ρ-Al2O3以及硅铝溶胶等为不定形耐火浇注料的主要结合体系。它们各有不同的特点与使用性能，配合不同的制品与不同的使用条件，择其优而用之。
参考文献
[1] ，曹喜营等. 不定形耐火材料的新进展[R]，2009全国不定形耐火材料学术会议，洛阳；田守信.
