中性耐火材料

在高温下與鹼性或酸性熔渣都不易起明顯反應的耐火材料稱為中性耐火材料，或稱兩性耐火材料。如炭磚、鉻磚（主要成分為Cr₂O₃）、高鋁質（主要成分為Al₂O₃與SiO₂）耐火材料等均屬此類，只不過高鋁質材料是具有酸性傾向的中性耐火材料；而鉻質材料則是具有鹼性傾向的中性耐火材料。 ^[2] 

中性耐火材料指在它的組成物質中不體現出酸、鹼性，即對酸性渣與鹼性渣都不起反應，抗渣性好。另外，這類材料耐火度都比較高，耐急冷急熱性好。屬於中性耐火材料的有。高鋁磚、鉻磚、碳化硅磚、碳素材料等，在沖天爐中前兩種沒有使用，因價格較昂貴。在國外有用石墨爐襯磚作長規工作的沖天爐爐襯的報道：它的組成為石墨37%，SiC10%，Al₂O₃15%，SiO₂32%，Fe₂O₃4%。這種磚的熱導率是普通耐火磚的20倍，利用這一特點，用它作水冷爐壁和耐火磚之間的中間砌層，形成複合爐壁，砌出的爐壁有合適的温度棒度，減少水冷爐壁的侵蝕，延長使用壽命，達到長期使用而不停爐的目的。

圖1：各種耐火材料的化學礦物組成圖(3張)

各種耐火材料化學礦物組成如圖1：各種各種耐火材料化學礦物組成圖所示。

在其他許多難熔的氧化物中，MgO、CaO及Cr₂O₃是耐火材料中常見的組成。這些氧化物的總含量大於50（重量）%時，就稱這些製品為鹼性耐火材料。從下表可以看出，製品中的SiO₂含量比較少，也就是説，它們的性質屬於另一個系統。

鎂磚的基本成分是方鎂石MgO，它是一種接近圓形的晶粒。磚中熔質很少時才能有較高的耐火度。其他鹼性耐火材料也適用這一規律。 磚中的熔質情況主要由MgO-CaO-SiO₂系統決定。熔質的粘度比較低，冷卻時很快析晶，在冷卻後製品中沒有玻璃相。

一定的熔質含量是不可少的，在高温下就靠它將磚結合在一起。燒成温度由組成決定，有的磚的燒成温度在1700℃以上。

鉻鐵石FeO·Cr₂O₃屬於尖晶石類。含鉻、鐵的尖晶石還有其他類型，可以一般式（Mg、Fe²⁺）O·（Al、Fe³⁺、Cr）₂O₃表示。這也指出各組分之間可以形成各種形式的混合晶體。

菱鎂石和鉻鐵石的混合物在煅燒過程中開始時體積增大，高温下又收縮。必須使方鎂石晶粒與鉻尖晶石直接結合才能在高温煅燒後成為形狀穩定的製品，這種磚又稱為直接結合磚。另一種方法是將原料共同經過預燒，製成的磚就命名為共同燒結磚。

有一個比較大的配方混合範圍，在煅燒時體積不發生變化，因此山可用不經過煅燒的磚進行砌築。為了使磚在搬運過程中具有一定的強度，就在磚中加入一些由於化學反應起到結合作用的物料，這種磚稱為化學結合磚。作為在室温下的化學結合劑除有機物外還有各種水泥、某些鎂鹽、磷酸鹽、特別是磷酸鋁。 ^[3] 

從中性耐火材料來看，粘土質耐火製品具有良好的熱穩定性和抗渣性，用途相當廣泛，幾乎各種熱工設備都或多或少地要用粘土磚。高鋁質耐火製品常温機械強度、荷重軟化點和激冷激熱次數均較高，但體積收縮較大，主要用於鍊鋼電爐爐頂。碳磚是一種高級耐火材料，耐火度達3000℃左右，但使用時不能與氧化性火焰及含有多量氧化鐵的爐渣接觸。 ^[4]