隨(sui)著耐火(huo)(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)工藝技術(shu)的(de)(de)進步，耐火(huo)(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)工業所使用的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)從最(zui)初的(de)(de)天然(ran)原(yuan)料(liao)(liao)，到經(jing)過精(jing)選加工的(de)(de)天然(ran)原(yuan)料(liao)(liao)，再到按(an)人們預(yu)定(ding)的(de)(de)要求(qiu)而合(he)成(cheng)的(de)(de)耐火(huo)(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)，從而使耐火(huo)(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)性能與壽命得以大幅度提高。耐火(huo)(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)總的(de)(de)趨勢一是高純化(hua)，二是合(he)成(cheng)原(yuan)料(liao)(liao)，三是發展(zhan)耐火(huo)(huo)(huo)原(yuan)料(liao)(liao)粉體(ti)技術(shu)。

(一)選礦與提純

高(gao)純原(yuan)料(liao)是(shi)制(zhi)造(zao)高(gao)質量(liang)耐火(huo)材料(liao)的前提。天然礦(kuang)物原(yuan)料(liao)通常有(you)貧礦(kuang)與富礦(kuang)，成分不均勻，質量(liang)波動(dong)較(jiao)大(da)，直(zhi)接用于(yu)耐火(huo)材料(liao)會給(gei)生產工(gong)藝(yi)帶來麻煩并造(zao)成質量(liang)不穩定，有(you)時甚至無法(fa)使用，因此(ci)需(xu)要經過選(xuan)礦(kuang)富集和分級(ji)。選(xuan)礦(kuang)的作用有(you)：

①將礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)的有(you)用(yong)礦(kuang)(kuang)物(wu)和脈(mo)石(shi)礦(kuang)(kuang)物(wu)相互分離，富集有(you)用(yong)礦(kuang)(kuang)物(wu)。

②除去礦石中的有害雜質。

③盡可能地(di)回收有用的伴生礦物，綜合(he)利用礦產資源(yuan)。

④對(dui)礦石(shi)或(huo)選(xuan)礦產(chan)品進行粉磨加工，并分級為不同規格的產(chan)品。

選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)的主(zhu)要方(fang)法(fa)有浮選(xuan)(xuan)、磁選(xuan)(xuan)、重(zhong)(zhong)選(xuan)(xuan)、電(dian)選(xuan)(xuan)(靜電(dian)選(xuan)(xuan))、光(guang)電(dian)選(xuan)(xuan)、手(shou)選(xuan)(xuan)、化學選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)、摩擦與(yu)跳汰選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)以及按(an)粒(li)度、形狀與(yu)硬度的選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)等(deng)。對耐火(huo)原料來(lai)說采用何種選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)方(fang)法(fa)與(yu)各(ge)(ge)種選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)方(fang)法(fa)的組合，取(qu)決于原料中各(ge)(ge)種礦(kuang)(kuang)物的物理性(xing)質，如(ru)顆粒(li)大小與(yu)形狀、比重(zhong)(zhong)、滾動摩擦與(yu)滑動摩擦、潤濕性(xing)、電(dian)磁性(xing)質、溶解(jie)度、加熱性(xing)狀等(deng)。

(二)耐火原(yuan)料的煅燒

除(chu)某(mou)些原料(liao)(liao)外，大部分(fen)用作耐(nai)(nai)火材料(liao)(liao)骨料(liao)(liao)的原料(liao)(liao)都需經過高溫煅燒(如表(biao)3-1-4所列(lie))。原料(liao)(liao)煅燒時產生一系列(lie)物(wu)(wu)(wu)理(li)化學反應，對改善(shan)耐(nai)(nai)火材料(liao)(liao)的成分(fen)、礦物(wu)(wu)(wu)組(zu)(zu)成和(he)組(zu)(zu)織結(jie)(jie)構，保(bao)證耐(nai)(nai)火制品的體積穩(wen)定性及(ji)外觀尺寸的準確性都有十分(fen)重要的作用。表(biao)征物(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)燒結(jie)(jie)的指標有顯氣孔率、體積密(mi)度、吸水率等。

原(yuan)料煅燒(shao)的(de)(de)最(zui)終目的(de)(de)是希望達到(dao)燒(shao)結(jie)。燒(shao)結(jie)是在高溫中進行(xing)的(de)(de)，物料開(kai)始燒(shao)結(jie)的(de)(de)溫度常與質點開(kai)始遷移(yi)的(de)(de)溫度是一(yi)致的(de)(de)。燒(shao)結(jie)過程中常可或(huo)多或(huo)少(shao)出現液相(xiang)。液相(xiang)燒(shao)結(jie)與固相(xiang)燒(shao)結(jie)的(de)(de)動力都是表面張力(或(huo)表面能)。燒(shao)結(jie)過程大致可分為三個階段：

①顆粒重新排列產生在燒結(jie)過(guo)程(cheng)中的(de)少量液相(xiang)包(bao)裹在顆粒的(de)表面，并在兩(liang)顆粒接觸處形(xing)成頸部(bu);

②顆粒(li)溶(rong)解(jie)沉(chen)析(xi)原料中的(de)固(gu)相(xiang)與液相(xiang)化學性質相(xiang)似，液相(xiang)濕潤性好，對固(gu)相(xiang)有一定(ding)的(de)溶(rong)解(jie)能力。當燒結(jie)進(jin)行到一定(ding)程度才(cai)開始(shi)有溶(rong)解(jie)沉(chen)析(xi)現象發(fa)生;

③顆(ke)(ke)粒成長顆(ke)(ke)粒之間(jian)的膠(jiao)結(jie)，液(ye)相(xiang)填(tian)充孔(kong)隙(xi)，不同曲面間(jian)溶(rong)解沉析(xi)繼(ji)續進行(xing)。

原(yuan)(yuan)料的(de)純度與燒(shao)結(jie)(jie)(jie)是(shi)一(yi)對(dui)矛盾。原(yuan)(yuan)料愈純，燒(shao)結(jie)(jie)(jie)愈困難。例(li)如(ru)高(gao)純天然白云石(shi)真(zhen)正燒(shao)結(jie)(jie)(jie)需(xu)要1750℃以(yi)(yi)上的(de)高(gao)溫：而經提純的(de)高(gao)純鎂(mei)砂，需(xu)1900~2000℃以(yi)(yi)上才(cai)能燒(shao)結(jie)(jie)(jie)。這顯然給原(yuan)(yuan)料的(de)煅燒(shao)設備(bei)、燃料消耗等帶(dai)來一(yi)系列(lie)問題。此外(wai)，母(mu)(mu)鹽假象也影響(xiang)原(yuan)(yuan)料的(de)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)，例(li)如(ru)我國(guo)遼東半島菱鎂(mei)礦(kuang)較之山東半島的(de)菱鎂(mei)礦(kuang)難于燒(shao)結(jie)(jie)(jie)，乃前者母(mu)(mu)鹽假象明顯較多所致。因而人們研究(jiu)采用多種方法來促進耐(nai)火原(yuan)(yuan)料的(de)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)。

1.降低物料的粒度

一般來說，原料越(yue)細，其比面(mian)積越(yue)大，表面(mian)能也(ye)越(yue)高(gao)，粉(fen)體表面(mian)及其內部出現(xian)的晶格(ge)缺陷也(ye)就越(yue)多。粉(fen)體活性(xing)高(gao)，增加了燒結(jie)推動力，縮短了原子擴散(san)距離，提高(gao)了顆粒在液相中(zhong)的溶解度。

2.活(huo)化燒(shao)結與二步煅燒(shao)

活(huo)(huo)(huo)化(hua)燒(shao)(shao)結即通過增加原料的活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)而(er)使(shi)其容易燒(shao)(shao)結。降低原料粒度(du)其實也(ye)是一種活(huo)(huo)(huo)化(hua)方(fang)(fang)法(fa)。但是單靠機械方(fang)(fang)法(fa)來(lai)降低原料粒度(du)是有限的，而(er)且能量消(xiao)耗也(ye)大大增加。采用(yong)化(hua)學方(fang)(fang)法(fa)也(ye)能提高物料的活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)，如(ru)在堿性(xing)(xing)耐火原料中廣泛使(shi)用(yong)的二步煅燒(shao)(shao)法(fa)，即輕燒(shao)(shao)——壓球(制坯(pi))——死燒(shao)(shao)，就非常有效。

二步煅燒(shao)(shao)法(fa)中，輕燒(shao)(shao)的(de)(de)目的(de)(de)在于(yu)活化晶(jing)(jing)格(ge)。比如菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦的(de)(de)輕燒(shao)(shao)，在600℃出現等軸晶(jing)(jing)系方(fang)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)，650℃時非等軸晶(jing)(jing)系方(fang)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)出現，等軸晶(jing)(jing)系方(fang)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)逐漸消失，850℃時完全消失。這(zhe)些方(fang)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)(de)晶(jing)(jing)格(ge)缺陷較多，活性高(gao)，在高(gao)溫(wen)下擴散(san)作用強(qiang)，促進燒(shao)(shao)結。輕燒(shao)(shao)溫(wen)度(du)對(dui)原料的(de)(de)活性影響(xiang)很(hen)大，它(ta)直(zhi)接關系到最終熟料的(de)(de)燒(shao)(shao)結溫(wen)度(du)與體積(ji)密度(du)。對(dui)于(yu)已(yi)確定的(de)(de)物(wu)料，總有一個最佳的(de)(de)輕燒(shao)(shao)溫(wen)度(du)。輕燒(shao)(shao)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)會使結晶(jing)(jing)度(du)增加，晶(jing)(jing)粒變大，比表面(mian)積(ji)和活性下降;溫(wen)度(du)過(guo)低則(ze)可能有殘(can)留的(de)(de)未(wei)分解(jie)的(de)(de)母鹽存在而(er)妨礙燒(shao)(shao)結。

二步煅(duan)燒(shao)(shao)法不但(dan)為(wei)制(zhi)備高(gao)純高(gao)密(mi)度(du)鎂砂、合(he)成鎂白(bai)云石(shi)(shi)(shi)(shi)砂開辟了(le)新途徑(jing)，而且(qie)對(dui)其(qi)它難(nan)以致密(mi)化(hua)的原料(liao)(liao)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)作用也很(hen)大(da)(da)。堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)范圍狹窄(zhai)，約30℃左右，以高(gao)嶺土、滑石(shi)(shi)(shi)(shi)和氧化(hua)鋁為(wei)原料(liao)(liao)煅(duan)燒(shao)(shao)合(he)成堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中有(you)大(da)(da)量結(jie)(jie)(jie)構水排(pai)出，燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)體易(yi)形成多孔結(jie)(jie)(jie)構，要得到致密(mi)高(gao)純度(du)的合(he)成堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)熟料(liao)(liao)十分困難(nan)。研究(jiu)發現，在1000℃*4小時的條件(jian)下對(dui)配料(liao)(liao)進行輕燒(shao)(shao)，即(ji)可(ke)產生(sheng)約25%的結(jie)(jie)(jie)晶程(cheng)度(du)較(jiao)差的堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)。再在1390~1450℃下燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)即(ji)可(ke)得到性能(neng)良好的堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)熟料(liao)(liao)，對(dui)提高(gao)堇(jin)青(qing)石(shi)(shi)(shi)(shi)窯具性能(neng)十分明(ming)顯。

二步(bu)煅燒(shao)與(yu)一次(ci)燒(shao)結(jie)相(xiang)比，其(qi)工藝過程(cheng)復(fu)雜(za)，燃(ran)料消耗大(da)，成本(ben)高。因而對于純度(du)不高或者(zhe)結(jie)晶水量(liang)(liang)與(yu)煅燒(shao)后產(chan)生氣體量(liang)(liang)不大(da)的原料，不必強(qiang)調采用二步(bu)煅燒(shao)工藝。

3.添(tian)加物促進燒結(jie)

在(zai)(zai)目前(qian)耐火(huo)原(yuan)材料的(de)(de)燒(shao)結(jie)(jie)研究中廣泛(fan)應用。在(zai)(zai)固(gu)相燒(shao)結(jie)(jie)中，少量添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)可與燒(shao)結(jie)(jie)相生成(cheng)固(gu)溶體，促(cu)進缺陷(xian)增加(jia)(jia)(jia)而(er)加(jia)(jia)(jia)速燒(shao)結(jie)(jie);在(zai)(zai)有液相參加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)燒(shao)結(jie)(jie)中，添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)能改(gai)善液相的(de)(de)性質而(er)促(cu)進燒(shao)結(jie)(jie)。對已確(que)定的(de)(de)原(yuan)料，選(xuan)擇何種添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)，關鍵(jian)看添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)能否(fou)起到(dao)以下幾(ji)方面的(de)(de)作(zuo)用：

①與燒結相形成固溶體;

②與燒結(jie)相形成化合物;

③與燒結(jie)相形成液(ye)相;

④阻止多晶轉變;

⑤擴大燒結溫度范圍。