純鋁酸鈣水泥在耐火材料中的發(fā)展和應(yīng)用

    近些年來(lái)，高純度的電熔純鋁酸鈣水泥（CA）在耐火材料工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其背后有著各種各樣的推動(dòng)因素，其中即包括耐火材料本身技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展，同時(shí)也包括使用和消耗各種耐火材料工業(yè)領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)和變化的求。

    中國(guó)的電熔純鋁酸鈣水泥，在建國(guó)初期為國(guó)防建設(shè)需要而開始立項(xiàng)研究，并開創(chuàng)性地采用了回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)法生產(chǎn)純鋁酸鈣水泥，產(chǎn)品主要用作耐火澆注料的結(jié)合劑，也成功的應(yīng)用于火箭發(fā)射場(chǎng)地的導(dǎo)流槽材料．隨著不定形耐火材料的技術(shù)進(jìn)步對(duì)電熔鋁酸鈣水泥的性能要求也愈加增多，從而形成了系列性能各異的品種和型號(hào)。例如以天然鋁磯土為原料的純鋁酸鈣水泥系列，以工業(yè)氧化鋁為原料的電熔純鋁酸鈣水泥系列等等。

    特別是不定形耐火材料憑借其與定形耐火制品在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)而成為未來(lái)耐火材料工業(yè)發(fā)展的方向?qū)τ谒泻须娙奂冧X酸鈣水泥的不定形耐火材料而言，施工性能都是人們最為關(guān)心的要點(diǎn)之一。由于鋁酸鈣礦物水化時(shí)不產(chǎn)生Ca（OH）2，在受熱時(shí)不會(huì)像硅酸鹽水泥那樣因氫氧化鈣的脫水和吸水而產(chǎn)生體積變化，因此發(fā)展了在耐熱和耐火混凝土中的應(yīng)用。20世紀(jì)八十年代以后，不定形耐火材料在耐火材料行業(yè)中的比例迅速增加，電熔純鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑的用量也日益增加。

    例如，澆注質(zhì)量的好壞決定了施工村體的最終表現(xiàn)，澆注料的硬化性能則決定了現(xiàn)場(chǎng)的脫模時(shí)間和強(qiáng)度，而最大的烘干速率則很大程度上影響了升溫時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)施工的工期本文在討論幾種典型配方的基礎(chǔ)之上，探討了如何優(yōu)化含有電熔純鋁酸鈣水泥的澆注料各項(xiàng)施工性能的措施，如硬化時(shí)間和升溫速率等，從而進(jìn)一步加強(qiáng)耐火材料村體的施工可靠性。與此同時(shí)，我們也將中國(guó)的一些實(shí)際做法與世界上其他一些地區(qū)如北美，日本和歐洲作以簡(jiǎn)單的比較。

    在過(guò)去的20余年中，高品質(zhì)的電熔純鋁酸鈣水泥在耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用有了明顯的增長(zhǎng)。推動(dòng)這種增長(zhǎng)的有兩個(gè)最重要的動(dòng)力：技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和消耗耐火材料工業(yè)的發(fā)展。技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步是指通過(guò)提供更多的、更加有效的耐火材料的解決方案，從而為最終的用戶提供不斷提高的價(jià)值和效益。

    其中，最為大家熟知的做法是：在不斷提高產(chǎn)品的使用性能的同時(shí)降低產(chǎn)品的成本；不斷的提高產(chǎn)品的質(zhì)量來(lái)保障用戶在生產(chǎn)上的靈活性，減少由耐火材料引起的檢修和熱停時(shí)間。而上述的這些要求也就直接導(dǎo)致了近些年來(lái)，耐火材料生產(chǎn)和施工方式的改變，從而也說(shuō)明了人們對(duì)含有電熔純鋁酸鈣水泥的不定形耐火材料十分感興趣的原因。

     另外就是，消耗各種耐火材料的工業(yè)領(lǐng)域快速的發(fā)展也為不定型耐火材料的進(jìn)步提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。包括電熔純鋁酸鈣水泥結(jié)合制品在內(nèi)的所有不定形耐火材料的發(fā)展是依賴于它們是否能向客戶提供不斷提升的性能和效益。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球不定形耐火材料工業(yè)以每年2％的速度遞增。而在今后，這個(gè)速度將會(huì)達(dá)到2％-4％。而4％的增長(zhǎng)速度將會(huì)給象中國(guó)這樣的國(guó)家的不定形耐火材料工業(yè)帶來(lái)巨大的機(jī)遇。

    當(dāng)CaO和AI203的合計(jì)達(dá)到99％以上CaO在35％以下形成的以鋁酸一鈣和鋁酸二鈣為主要礦物的水泥稱為電熔純鋁酸鈣水泥。這種水泥因純度高，鋁酸鈣含量高，而具有優(yōu)秀的品質(zhì)，適宜用來(lái)配制使用溫度1400℃以上的耐火澆注料。特別需要指出的是，隨著低水泥澆注料的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，對(duì)電熔純鋁酸鈣水泥性能要求日益增多。純鋁酸鈣水泥的技術(shù)含量也相應(yīng)得到提升，形成了各生產(chǎn)廠各自的產(chǎn)品牌號(hào)系列。

 （1）以CA為主礦相，CA2為次要礦相。

（2）以CA和CA2為主礦相

（3）以CA為主礦相，C12A7為次要礦相。

（4）以CA和aA203為主礦相，C12A7為次要礦相。

（5）以CA和aA203為主礦相，CA2為次要礦相。

（6）以CA為主礦相，C2AS為次要礦相。

     電熔鋁酸鈣水泥是不定形耐火材料中用量最大的結(jié)合劑。特別是低水泥耐火澆注料的發(fā)展對(duì)鋁酸鈣水泥技術(shù)進(jìn)步的影響非常巨大，由此誕生的一個(gè)鋁酸鈣水泥組群，它包含了大量的應(yīng)用化學(xué)內(nèi)容，例如鋁酸鈣水泥水化和硬化過(guò)程中的化學(xué)和物理化學(xué)內(nèi)容及其控制問題；各種化學(xué)添加劑的應(yīng)用問題；各種表面活性物質(zhì)的選用問題：鋁酸鈣水泥和耐火骨料，和耐火基質(zhì)料，和微粉之間在各溫度下的化學(xué)反應(yīng)等等。