氧化鋁空心球磚是可以直接用作高溫?zé)峁ぴO(shè)備工作襯高級(jí)輕質(zhì)隔熱材料，但其抗熱震性仍不能滿足使用要求，特別是用作間歇式高溫窯工作襯時(shí)很容易出現(xiàn)開裂：另外，氧化鋁空心球需要高溫?zé)桑皇菍儆诠?jié)能環(huán)保型生產(chǎn)方式，所有在以氧化鋁空心球?yàn)橹髟仙线�需要開發(fā)新的高溫隔熱產(chǎn)品，目前空心球預(yù)制塊作為高溫窯工作襯的大規(guī)模應(yīng)用還不多。本文主要介紹了氧化鋁空心球澆注料及制作后的空心球預(yù)制塊的實(shí)際應(yīng)用情況。
1：原料選擇
1.1本實(shí)驗(yàn)中選用臨界度為3mm的氧化鋁空心球、板狀剛玉（≤3mm）、白剛玉粉（≤0.045mm）、α-AL2O3微粉（d50=5μm）、鋁酸鈣水泥CA-70等為主要原料。主要原料的化學(xué)組成見表1
本試驗(yàn)中還采用了一種多糖高聚物DX，它既可以改善澆注料漿體的流變特性，以提高澆注料的施工性能：又可以在熱處理過程中燒失，以增加澆注料基質(zhì)中的微孔。
1.2：配方設(shè)計(jì)
高熱阻是隔熱保溫材料必備的基本特性之一。空心球制品主要是依靠空心球原料密閉的氣孔和制品基質(zhì)中氣孔獲得較高的熱阻。在制品氣孔率一定時(shí)，制品內(nèi)部的氣孔越分散，氣孔直徑越小，氣孔內(nèi)部的對(duì)流傳熱阻力增大：同時(shí)，根據(jù)散射原理，聲子導(dǎo)熱和光子導(dǎo)熱的阻力提高，輻射傳熱減少。
本實(shí)驗(yàn)中通過使用臨界粒度小（3mm）的空心球來減小常規(guī)氣孔的尺寸。同時(shí)，通過在基質(zhì)中引入有機(jī)物DX來引入微孔。此外，通過配方設(shè)計(jì)，使制品的相組成具有“雜質(zhì)效應(yīng)”，以進(jìn)一步提高制品的熱阻。
由于空心球自身強(qiáng)度較低，裂紋擴(kuò)展至空心球時(shí)很容易穿空心球而過而延續(xù)延伸。為此，在配料中加熱臨界粒度為3mm的板狀剛玉顆粒，以增強(qiáng)制品的韌性：此外，還利于原位生成最佳含量CA6 時(shí)的膨脹效應(yīng)產(chǎn)生適量微裂紋來提高制品的韌性。強(qiáng)度方面，通過合理配料，利用水泥、微粉的化學(xué)反應(yīng)和燒結(jié)來獲得所需的強(qiáng)度。
輕質(zhì)或半輕質(zhì)澆注料主要以配料當(dāng)中輕質(zhì)原料的均勻分布(不存在偏析)以及制品內(nèi)部沒有較大氣孔為第一要素。DX的加入改善了體系的流變特性，防止粉料底沉和空心球上浮。
通過一系列試驗(yàn)最終優(yōu)選出最佳配方見表2
按照表2配料，并按試驗(yàn)獲得的最佳加水量9.7%~10%加水?dāng)嚢瑁駝?dòng)城行為40mmX40mmX160mm的樣條，自然養(yǎng)護(hù)12h后拆模，在110℃干燥24h，然后分別在1050、1150、1250、1350、1450、1550、和1650℃、熱處理3h。按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè)不同條件下處理后試樣的常溫抗折強(qiáng)度、常溫耐壓強(qiáng)度、體積密度、加熱永久線變化，結(jié)果見表3
從表3可以看出：干燥后試樣的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度分別達(dá)到了5.6和14.3MPa。干燥后試樣的強(qiáng)度主要來源于水泥和微粉的水化和膠凝。1000和1100℃熱處理后試樣的強(qiáng)度比干燥后試樣的低，這符合鋁酸鈣類水泥結(jié)合澆注料的普遍規(guī)律，因?yàn)楦稍镌嚇又械慕Y(jié)合相在此溫度下分解，而新的結(jié)合還未生成，體系也沒有燒結(jié)。從1100℃開始，新的結(jié)合相逐漸生成，試樣也逐漸燒結(jié)，因此強(qiáng)度逐漸增大。
從表3還可以看出：1050~1650℃熱處理后試樣均產(chǎn)生永久性膨脹，并且膨脹率從1050℃到1450℃逐漸增大，這主要是因?yàn)樵籆A6 的形成具有膨脹效應(yīng)。但1550和1650℃熱處理后試樣的膨脹率急劇減小，這是因?yàn)榛|(zhì)燒結(jié)致密化導(dǎo)致的收縮抵消了形成原位CA6的大部分膨脹。1050℃熱處理后，由于水泥水化產(chǎn)物分解。1050℃熱處理后，由于水泥化產(chǎn)物分解，揮發(fā)份消失，DX等可燃物燒失，試樣的體積密度明顯減小。隨著熱處理溫度的繼續(xù)升高，商鞅體積密度的變化與試樣的燒后線變化存在一定的關(guān)聯(lián)。
此外，還對(duì)1550℃3h熱處理后試樣進(jìn)行了抗熱震試驗(yàn)：在1100℃加熱10min后風(fēng)冷10min，循環(huán)3次后檢測(cè)試樣的常溫抗折強(qiáng)度。經(jīng)計(jì)算，熱震后試驗(yàn)的抗折強(qiáng)度保持率為15%。
2 應(yīng)用
按表2配料制成230mmX300mmx200mm的預(yù)制塊，在8m³間歇式高溫窯上局部使用。此間歇式高溫窯的工況是：最高工作溫度為1600℃，平均升溫速率為22℃·h-1，平均降溫速率為25℃·h-1.
結(jié)果發(fā)現(xiàn)：預(yù)制塊使用12個(gè)月后未出現(xiàn)剝落、短磚等異常現(xiàn)象，而要門口的空心球機(jī)制磚出現(xiàn)剝落、斷磚，窯墻、窯頂?shù)目招那驒C(jī)制磚初選斷磚、傾塌。按表2配料對(duì)間歇式高溫窯損毀的部位進(jìn)行直接澆注修補(bǔ)，效果也令人滿意，其壽命與全新窯襯相當(dāng)。
要取得好的應(yīng)用效果，一是材料的性能要達(dá)標(biāo)，二是窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，
砌筑質(zhì)量也要符合要求。譬如工作襯厚度以230~250mm為佳，過小會(huì)增加外圍保溫層的熱負(fù)荷，過大會(huì)因?yàn)樘蟮臏囟忍荻仍斐晒ぷ饕r磚斷裂或出現(xiàn)裂紋。此外，保溫層的保溫性能也必須良好，一方面可以減少散熱，節(jié)約能源：另一方面可以減少空心球預(yù)制塊的溫度梯度，減少預(yù)制塊的斷裂或開裂。