随着科学技术的不断发展，耐火砖在航天、冶金、电子、化工、建材、交通等行业不断提出新的课题，使用条件越来越苛刻和特殊。普通耐火砖不能满足新的要求。只有耐高温、耐腐蚀、耐高温化学、耐热稳定性好的特种耐火砖才能承担这样的重任，满足使用条件的要求。特种耐火砖的特点主要有高熔点氧化物、高熔点非氧化物、金属陶瓷、高温涂层、高温纤维及其增强材料。其中，高熔点非氧化物通常被称为难熔化物，包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物。

特种耐火材料是在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起来的。它与普通耐火材料相同，但也有很大不同。与这些普通耐火材料相比，特殊耐火材料具有以下特点:

(1)特殊耐火材料的大部分成分已经超过硅酸盐的范围，品味高，纯度高。一般纯度在95%以上，特殊要求在99%以上。使用的原料几乎都是人工合成或者用机械、物理、化学方法净化矿物，很少直接引用矿物原料。这些材料的熔点在1728℃以上；

(2)特殊耐火材料的制造工艺有了很大的发展，不再局限于干压法。除传统陶瓷注浆法、可塑法等成型工艺外，还采用静压、热压注入、气相沉积、化学蒸镀、热压、熔铸、等离子喷涂、轧膜等成型工艺，成型用原料多采用微米级细粉

(3)特殊耐火材料成型后，各种坯料需要在高温和各种氛围环境下烧制，烧制温度一般在1600~2000℃甚至更高。烧制设备也很多。除了烧制普通耐火材料的高温倒焰窑和高温隧道窑外，还经常使用各种电炉，如电阻、炉、电弧炉、感应炉等。这些烧制设备可以提供不同坯料烧制所需的氛围和温度，如氧化氛围、还原氛围、中性氛围、惰性氛围、真空等。一些特殊电炉的温度可以高达3000℃以上；

(4)特殊耐火材料的产品更加丰富。它不仅可以制成像普通耐火材料一样的砖、棒、罐等厚产品，还可以制成像传统陶瓷一样的管、板、片、坩埚等薄产品，还可以制成中空球形产品、高度分散的不定形产品、透明或半透明产品、柔软如丝的纤维和纤维产品、各种宝石般的单晶和硬度仅次于钻石的超硬产品；

(5)特殊耐火材料比普通耐火材料具有更好的热、电、机械和化学性能。因此，应用范围更广。

特殊耐火材料的物理性能

各种氧化物和非氧化物材料的熔点。

在元素中，碳的熔点高，约为3650℃，其次是钨(W)3415℃、坩埚(Re)3180℃、钽(Ta)2980℃s)

钼(Mo)2620℃，Hf(Hf)2207℃，铌(Nh)2468℃，镁(Mo)2620℃。

(Th)1845℃，钛1672℃，锆1855℃，其他元素熔点低于1800℃。这些金属元素不能在氧化气氛中使用。

碳化物是化合物中熔点高的，

依次是氮化物和氧化物。氧化物中，低熔点是酸性氧化物，如二氧化硅(Si02:)和二氧化钛。其次是中性氧化物，如三氧化铝。

(Al2O3)、三氧化二波(Cr2O3)、熔点高的是碱性氧化物，如氧化铍、气化镁、

氧化钙(CaO)，氧化锶(SiO)。气化物、碳化物、氮化物和硼化物，如氧化物：二氧化锆(ZK)，在元素周期表中的第5、6、7周期中的某些元素。

7000X,ThO2,3050t,2812℃，2800℃，2800℃，2800℃，2800℃，2800℃；碳化物：碳化粉(HfC)

4160℃，碳化锆(ZrC)3500℃，钒(VC)2810℃，钨(W2C)2857℃，钦(TiC)3150℃；氮150℃，氮化物:氮化物(Hm)

3310℃，氮化锆(ZrN)3000℃，二氮化钛(TiM)2930℃；硼化物:二硼化粉(HfB2)3250℃，二硼化锆(ZrB2)

6硼化钨(WB6)温度为3190℃，也为高熔点化合物。

许多元素和化合物，虽然熔点很高，但要用作特殊耐火材料的原料，也有一定的限制，如有些原料在加热过程中产生分解，有些原料有很大的危害或放射性，有些原料价格很贵，因此在使用过程中应充分考虑。

合成金属氮化物的方法有：

(1)氮气或氨直接与金属或金属氧化物发生作用，反应温度约为I200℃。如果用氧化物代替金属，反应温度必须高于2000℃。反应类型如下:

Me+N2→MeN。

(2)用氮或氨与含碳金属氧化物发生反应。氮中形成氮。

耐火材料的原料介绍

自然矿物原料由其矿物相和化学成分组成:铝硅酸盐、碱、硅、锆、碳等。铝硅酸盐含有粘土、矾土、叶蜡石、硅线石族等。碱含有菱镁矿、白云石、石灰岩等。硅含有硅石；锆含有锆英石；碳含有石墨等。

，粘土。

自然界中硅酸盐岩石是一种长期风化形成的土矿，是各种含水铝硅酸盐的混合物。主要矿物相是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)。

第二，矾土。

铝矿和铝矿的总称。铝的化学成分主要是Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3，约占总成分的95%。

第三，叶蜡石。

通常称为印章石，化学式为Al2O3·4SiO2·H2O。由于硬度低，烧结收缩小，半成品时可以进行机械车削加工，烧结后可以保持原来的形状和尺寸。

第四，硅线石族。

指同质异晶结构的硅线石、蓝晶石、红柱石((也称三石)，分子式为Al2O3×SiO2，但结构不同。三石加热过程中产生一定程度的体积膨胀。

第五，硅石。

块状硅原料的总称，其矿物相主要为应时。有许多结晶变体，主要包括应时、鳞片应时、方形应时和三种结晶高低温变体。

第六，菱镁矿。

主矿相为菱镁石，主要化学成分为MgCO3。锻烧1600~1900℃后，可获得稳定的镁石烧结(MgO)。

第七，白云石。

白云石是碳酸钙和碳酸镁的复合盐，分子式为MgCO3.CaCO3。白云石需要煅烧成熟材料才能使用。在加热过程中，MgO在730~760℃开始分解；CaO在880~990℃分解；1200℃MgO和CaO晶体生长；1800℃熟料烧结。

第八，锆英石。

分子式为ZrO2SiO2。加热过程中，从1540℃开始分解，产物为单斜氧化锆和应时，伴有体积膨胀。

第九，铬铁矿。

各种矿物的混合物主要由FeCr2O4组成。由于Mg2+总是或多或少的存在，铬铁矿(Mg,Fe)Cr2O4更合适。

第十，石墨。

天然石墨可以分为晶体石墨和非晶体石墨。天然纯碳石墨很少，都含有一定的杂质。墨水易氧化，在550℃以上已经非常明显，所以适合在低氧环境或保护中使用。

11.石灰岩

通常称为石灰石，主要矿物相为方解石，主要成分为CaCO3,900~1300℃锻烧分解，得石灰(CaO)。

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