耐火原料

主要有：耐火粘土、硅質原料、白雲岩、菱鎂礦、石墨、葉蠟石、蛭石、橄欖岩、蛇紋岩、鉻鐵礦、高鋁礦物、鋯英石等；人工合成的耐火原料有燒結剛玉、合成莫來石、碳化硅等。

根據使用要求，對其化學組分(有用、有害組分)，物理性質(耐火度、燒失量等)都有具體要求。

人類自青銅器時代就開始利用粘土類礦物砌築銅冶煉爐，有的地方則用當地產耐火石切塊築爐。在中國鄭州市郊區的東漢鍊鐵遺址，發現用粘土加硅砂、稻殼或碎木炭等打結的鍊鐵爐襯。英國在1615年用斯圖伯勒格粘土製成熔玻璃的坩堝，不久又製成耐火磚並在銅冶煉爐上試用成功。由於窯爐容積的擴大，用這種磚損壞太快。改用硅砂加結合劑石灰，在使用中取得成功。1822年楊格(W.W.Young)按硅砂加石灰的方法制成了硅磚，後又用硅巖製成了硅磚。1838年美國人諾頓(J.L.Norton)用高嶺土為原料，經煅燒成熟料，製成了粘土磚。1855年貝塞麥發明了轉爐鍊鋼法，1856年西門子發明了用耐火磚砌有蓄熱室的反射爐(即現在的平爐)，出現了生鐵—礦石鍊鋼法。但當時受耐火磚性質所限，只能用低磷生鐵鍊鋼，即酸性鍊鋼法。直到1879年英國用煅燒白雲石加焦油打結爐底成功，才開始使用鹼性鍊鋼法。

1868年卡倫(Caran)提出菱鎂礦是一種耐火原料，並介紹了用菱鎂礦制磚的方法。奧地利施佩特龍(Kal Spatlon)在施蒂里亞州發現菱鎂礦的大型礦牀。這種礦石是屬於菱鎂礦與菱鐵礦的混合物，因含鐵量高，易燒結，歐洲則開始用此燒結鎂砂摻焦油打結爐底使用成功，並迅速推廣。

爐底用鹼性耐火材料，爐上部用酸性耐火材料，在兩者的接觸帶上使用中侵蝕嚴重，後用鉻礦砂將兩者隔開獲得成功。1886年英國用鉻礦制磚成功。1915年英國威那姆的專利介紹用20%～80%的鉻礦和燒結鎂砂配合製成鎂鉻質及鉻鎂質磚。但直到20世紀30年代，在英、美、德等國才有鎂鉻質或鉻鎂質磚作為商品出售。

1915年前後，奧地利制的拉捷克(A.Radex)牌號鎂磚，因加入少量的Al₂O₃，而改善了鎂磚的耐剝落性。後經研究發現，磚在燒成中形成了鎂鋁尖晶石(MgO·Al₂O₃)礦物，因鎂鋁尖晶石礦物的線膨脹係數小，結構強度大，改善了磚的耐剝落性。

1821年在法國樂波克斯發現鋁土礦或稱鋁礬土、礬土礦，主要由一水鋁石、三水鋁石等礦物組成。

剛玉為天然礦物，其硬度僅次於金剛石，顏色鮮豔，早為人類稱為寶石，自然界很少。1896年德國人莫卡特發明人造剛玉製法。

1924年英國人鮑文等在經過高温燒成的粘土料中發現3Al₂O₃·2SiO₂的新礦物，不久發表了Al₂O₃-SiO₂系平衡狀態圖。隨後在英格蘭的莫爾島上發現了這種礦物，鮑文將3Al₂O₃-2SiO₂礦物命名為莫來石。合成莫來石在1926年由電熔法制成，1928年研製成燒結法制莫來石。

雖早在1881年德國人就從海水中提取出氫氧化鎂，但工業規模用海水生產耐火原料合成鎂砂是1938年由英國斯蒂特利公司開始的。

20世紀初用硅石熔融成石英玻璃(即熔融石英)，60年代成功地用於連鑄的浸入式水口。 ^[1] 

隨着高温技術的發展。對耐火材料的要求不斷提高，並要求研製新的耐火原料以滿足使用要求。除了發掘天然原料外，人工合成耐火原料也不斷研製成功，如碳化物、氮化物、硼化物等。另外，還研製出無機纖維類及空心球類(見隔熱耐火材料)原料;在輔助原料中又有多種有機結合劑、無機結合劑。關於耐火原料的分類，世界各國不完全一致。按化學性質分為酸性耐火原料、鹼性耐火原料、中性耐火原料。但通常將耐火原料分為Al₂O₃-SiO₂系耐火原料、鹼性耐火原料、隔熱耐火原料、耐火材料結合劑、其他耐火原料。

Al₂O₃-SiO₂系耐火原料 有硅石、半硅質粘土(含葉蠟石)、耐火粘土(含高嶺石)及其熟料、鋁土礦(含硅線石族礦物、水鋁石、莫來石)及其熟料、剛玉及工業氧化鋁等。

在過去的分類中，黏土都是被列在酸性原料中，實際是不合適的。耐火原料的酸性依據是以遊離的硅石(SiO2)為主體，因為按照耐火黏土與硅質原料的化學成分而言，耐火黏土中的遊離硅石比硅質原料要少得多。因為在一般耐火黏土中有30%~45%的氧化鋁，而氧化鋁很少是遊離狀態的，必然與硅石結合而成高嶺石(Al2O3·2SiO2·2H2O)，即使有多餘的硅石量也很少、作用也很小。因此，耐火黏土的酸性性質較硅質原料要弱得多。 ^[2] 

有些人認為，耐火黏土在高温下分解成為遊離硅酸、遊離氧化鋁，但並不是就此不變，在繼續受熱時遊離硅酸與遊離氧化鋁將結合成為英萊石(3Al2O3·2SiO2)。英萊石對鹼性礦渣有很好的抗酸性能，同時由於耐火黏土中氧化鋁成分的增高，其酸性物質漸漸變弱，當氧化鋁達到50%，便出現鹼性或中性性質，特別是在超高壓力下製成的黏土磚，密度大、細緻緊密、氣孔率低，在高温條件下對鹼性礦渣的抵抗性比硅石要強。就其侵蝕性而言，英萊石也是非常遲緩的，因此我們認為把耐火黏土列為半酸性原料是比較合適的。耐火黏土是耐火材料工業中最基本而且用途最廣的一種原料。 ^[2] 

中性原料主要是鉻鐵礦、石墨、碳化硅(人工製造)，在任何温度條件下都不與酸性或鹼性礦渣發生化學反應。目前在自然界中有兩種這樣的原料，即鉻鐵礦和石墨。石墨除天然的以外，還有人造石墨，這些中性原料，對礦渣均有顯著的抵抗性能，最適合用作鹼性耐火材料和酸性耐火材料的隔層。 ^[2] 

主要是菱鎂礦(菱苦土)、白雲石、石灰、橄欖石、蛇紋石、高鋁氧原料(有時呈中性)，這些原料對鹼性礦渣有較強的抵抗力，多用於砌築鹼性熔爐，但是特別容易和酸性礦渣起化學反應而成為鹽類。

特殊耐火材料：主要是氧化鋯、氧化鈦、氧化鈹、氧化鈰、氧化釷、氧化釔等。這些原料對各種礦渣有不同程度的抵抗性能，但是由於原料來源不多，不能在耐火材料工業中大量的應用，只能在特殊情況下采用，因此通稱為特殊耐火原料。 ^[2] 

例如：石英、鱗石英、方石英、玉髓、燧石、蛋白石、石英岩、白硅砂、硅藻土，這些硅質原料中所含氧化硅(SiO2)至少在90%以上，純淨原料有氧化硅高達99%以上的。硅質原料在高温化學動態中是酸性性質，當有金屬氧化物存在時，或與其接觸時即起化學作用，並結合而成易熔的硅酸鹽類。因此，如果硅質原料中含有少量的金屬氧化物時，嚴重影響它的抗熱性。 ^[2] 

Al₂O₃-SiO₂系耐火原料：有硅石、半硅質粘土(含葉蠟石)、耐火粘土(含高嶺石)及其熟料、鋁土礦(含硅線石族礦物、水鋁石、莫來石)及其熟料、剛玉及工業氧化鋁等。

鹼性耐火原料：有石灰石、白雲石、菱鎂石、水鎂石、鎂橄欖石等的煅燒料或電熔料及鎂鋁尖晶石、鎂鉻尖晶石砂等。

其他耐火原料：有鋯石(含氧化鋯)、鉻鐵礦、碳化物類、石墨、氮化物類及硼化物類等。

隔熱耐火原料：有珍珠岩、蛭石、硅藻土、礦棉、漂珠、耐火纖維及空心球等。 ^[1]