快速燒結(jié)在耐火材料行業(yè)的應(yīng)用前景

曹林慧

（浙江康星耐火材料有限公司，浙江 長興 313112）

近幾年，隨著國內(nèi)鋼鐵等建筑材料相關(guān)行業(yè)的崛起，為我國耐火材料行業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機。國內(nèi)耐火材料整體行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r領(lǐng)先世界同期平均發(fā)展水平， 特別是耐火材料生產(chǎn)的出口量日益增多。于此同時，耐火材料的生產(chǎn)工藝及流程需要進一步完善，提升生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益。 在實際生產(chǎn)過程中，快速燒結(jié)理論的應(yīng)用對傳統(tǒng)生產(chǎn)過程起到了極佳的促進作用，能夠有效提高行業(yè)整體產(chǎn)能，其發(fā)展前景十分廣闊。

1 耐火材料及其行業(yè)發(fā)展概況

隨著現(xiàn)代社會的進步與發(fā)展，行業(yè)細分越來越明顯，而且很多細分后的產(chǎn)業(yè)發(fā)展異常迅猛，這是時代賦予細分產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機會，是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)文明的體現(xiàn)。耐火材料原本只屬于硅酸鹽工業(yè)體系中的一個分支。 起初，在國內(nèi)的發(fā)展較為平緩。 但隨著社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，市場需求發(fā)生改變，耐火材料行業(yè)現(xiàn)已成為一個規(guī)模較大的獨立性行業(yè)，其技術(shù)手段也在不斷革新。

耐火材料本身的性能與其材料分子的構(gòu)成有著很大關(guān)系。而快速燒結(jié)環(huán)節(jié)能夠影響材料的結(jié)構(gòu)的組成。 基于此，當(dāng)生產(chǎn)原料與其配比明確以后，調(diào)整燒結(jié)工藝過程將是耐火材料改善性能的主要手段。 在我國的實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中， 絕大部分的耐火材料是于隧道窯里煅燒而成。這樣的制造方式，就會導(dǎo)致對能源的大量消耗，而且燒結(jié)的周期較長，增加了這一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本。 這也是耐火材料行業(yè)在一段時期內(nèi)發(fā)展受到禁錮的原因所在。

2 快速燒結(jié)理論的應(yīng)用

耐火材料的煅燒過程可分為六個主要階段， 有排除胚體水分、形成液相、合成耐火相、快速燒結(jié)與最終冷卻[1]。在這一系列的環(huán)節(jié)中，快速燒結(jié)環(huán)節(jié)是整體的重中之重，在高溫環(huán)境下，將胚體塑造成具有一定強度的致密物體，從而完成快速燒結(jié)過程。其中，快速燒蘊含著著兩種作用機理：一種是在燒結(jié)溫度固定不變的前提下，提高升溫速率；或者是提升燒結(jié)溫度，但要有效縮減燒結(jié)環(huán)節(jié)的時間[2]。這兩層意義都可以稱其為“快速燒結(jié)”過程。

3 展望快速燒結(jié)于耐火材料行業(yè)中的前景

耐火材料行業(yè)發(fā)展迅速，隨著而來的是行業(yè)內(nèi)外部對于材料及能源的節(jié)能要求越來越高，如果相關(guān)企業(yè)單位能夠達到行業(yè)對于節(jié)能降耗的標(biāo)準(zhǔn)，將對于行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展更加有利。

3.1 快速燒結(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)耐火材料行業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能降耗要求

隨著市場格局的轉(zhuǎn)變，國內(nèi)耐火材料生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來。在其具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，將快速燒結(jié)理論的有效融合，能夠?qū)崿F(xiàn)耐火材料企業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)約能源的要求。 在燒結(jié)過程中，只有體積擴散才能導(dǎo)致胚體致密化，若只有表面擴散則僅能夠改變氣孔的形態(tài)，不能引起顆粒中心距相互靠攏，所以就會削弱材料生產(chǎn)的致密化過程[3]。 從快速燒結(jié)的理想角度來看，高溫階段必須有效延長，才能夠令材料煅燒的效果更佳良好，如果低溫持續(xù)過久，就對材料的形成造成影響。在這種情形之下，快速燒結(jié)發(fā)揮了重要作用，不僅對煅燒材料的窯體損壞不大，而且能夠節(jié)能降耗，達到理想的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)?？焖贌Y(jié)主要有兩個方面技術(shù)的實踐：一是微波燒結(jié)，二是放電等離子燒結(jié)。二者值得在耐火材料行業(yè)廣泛推行。

3.1.1 微波燒結(jié)

微波燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用，使得燒結(jié)工藝有了質(zhì)的飛躍。 微波燒結(jié)只針對燒結(jié)材料本身進行燒結(jié)，從而能夠有效緩解物質(zhì)散熱，提升材料及能源的利用效率。而且，微波煅燒的熱源污染近乎為零，對于耐火材料晶體的環(huán)保要求極為有利，同時，也令企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境保持良好。與以往的燒結(jié)過程相比，微波燒結(jié)的速率較快，煅燒時間縮短。這項技術(shù)的實施對于提升耐火材料企業(yè)的經(jīng)濟效益十分重要。

3.1.2 放電等離子燒結(jié)[4]

放電等離子燒結(jié)技術(shù)是一種超快致密化燒結(jié)的新技術(shù)[5]。 該項技術(shù)能夠提升整個裝置的性能。 通過模具中電流所滋生出的熱能，激活材料晶體粒子顆粒物，從而產(chǎn)生等離子物質(zhì)。物質(zhì)自身就具備了熱源，并將其進一步向外傳導(dǎo)，直至達到燒結(jié)的結(jié)果。在這一過程中，能源得到了最大效率的利用，且對于窯體損耗有所降低，升溫快速，實現(xiàn)了快速燒結(jié)的過程。 相對于傳統(tǒng)的燒結(jié)過程而言，放電等離子燒結(jié)技術(shù)能夠在短時間內(nèi)達成燒結(jié)要求， 保證了生產(chǎn)質(zhì)量的同時降低了能耗，此項快速燒結(jié)環(huán)節(jié)的發(fā)展前景極為可觀，為耐火材料行業(yè)的快速發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 快速燒結(jié)有利于提高耐火材料企業(yè)的經(jīng)濟效益

實踐表明，快速燒結(jié)理論于實際中應(yīng)用，能夠降低企業(yè)生產(chǎn)成本，從而提升行業(yè)的整體經(jīng)濟效益。如若此項應(yīng)用環(huán)節(jié)在耐火材料行業(yè)內(nèi)廣泛鋪展開來，對于社會各界對耐火材料生產(chǎn)過程的認知能夠有所改觀，就能夠吸引大量的相關(guān)行業(yè)與企業(yè)進行合作，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，令行業(yè)在市場中的地位更為牢固。由此可以判斷，快速燒結(jié)的在耐火材料行業(yè)中的應(yīng)用前景是光明的。

3.3 耐火材料行業(yè)的社會效應(yīng)將會得到改善

快速燒結(jié)工藝應(yīng)用于實際耐火材料的生產(chǎn)過程中，不僅有利于提升生產(chǎn)效率、節(jié)約企業(yè)資源、有效降低能耗，而且有益于人們對耐火材料行業(yè)社會經(jīng)濟效益的判斷。長期以來，耐火材料行業(yè)的高成本、高耗能等特點，一直令社會相關(guān)研究領(lǐng)域所擔(dān)憂。行業(yè)發(fā)展至今，快速燒結(jié)給耐火材料行業(yè)發(fā)展帶來了新的轉(zhuǎn)機?？焖贌Y(jié)能夠提升能源的使用效率，減少材料資源的消耗量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，從而令人們對耐火材料行業(yè)的整體印象較以往有所改觀。 由此可以推斷，將快速燒結(jié)應(yīng)用于耐火材料行業(yè)中，將會帶動耐火材料行業(yè)整體的社會效應(yīng)。 行業(yè)生產(chǎn)越趨近于國家對于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求， 則該行業(yè)的受眾群體越廣泛，行業(yè)口碑就越優(yōu)良。

4 結(jié)束語

通過對快速燒結(jié)理論的鉆研， 分析燒結(jié)溫度與時間對材料致密化過程的干預(yù)， 得出了快速燒結(jié)技術(shù)工藝對于提升耐火材料行業(yè)產(chǎn)能中不可或缺的重要作用。 而且，在實際生產(chǎn)過程中，將其技術(shù)手段應(yīng)用于相應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)里，取得了良好的實際效用。 可見，快速燒結(jié)不僅符合其理論，更加有利于實際生產(chǎn)，能夠滿足該行業(yè)縮減生產(chǎn)成本與提升物質(zhì)能效的作用，值得進一步推廣實施，且具有很大的發(fā)展提升空間。

［1］吳會中，戴長虹，馬曉雁.多孔陶瓷的微波燒結(jié)技術(shù)[J].耐火材料，2010，12（06）：112-113.

［2］楊道媛，千粉玲，毋娟，朱凱.快速燒結(jié)在耐火材料行業(yè)的應(yīng)用前景[J].耐火材料，2011，11（05）：156-157.

［3］劉愛云，譯.氧化鋁/鋯英石復(fù)合粉末的微波輔助反映燒結(jié)[J].國外耐火材料，2011，11（05）：161-162.

［4］周寧生，李紀(jì)偉，于仁紅，畢玉寶.綠色耐火材料的理念與實踐[J].耐火材料，2012，10（05）：158-159.

［5］簡家文，常愛民，楊邦朝，等.8mol%釔穩(wěn)定氧化鋯放電等離子燒結(jié)體的電學(xué)特性研究[J].中國科學(xué)（E 輯），2010,12（09）：147-148.