2.3 耐火材料轻量化

     所谓耐火材料的轻量化，就是要在保证使用寿命的前提下，减少耐火材料的体积密度。其目的有三个:其一是减少单位体积耐火材料用量以降低耐火材料消耗；其二是降低耐火材料的导热系数以减少工业炉的能耗；其三是降低耐火材料熟料的烧成温度，减少CO2 的排放并降低成本。耐火材料骨料的存在主要是为了提高耐火材料的强度与抗热震性。骨料与基质的体积密度与气孔率相差较大。基质的气孔率通常在10%-20%之间，而骨料的气孔率在3%-5%左右。基质是耐火材料最脆弱的部分。渣的渗透首先沿基质渗透。渣会绕过骨料向耐火材料内部渗透，形成变质层。骨料会与变质层一起剥落进入渣中。因此，骨料太高的致密度也许是不必要的。

    耐火材料热震破坏的原因是在热应力作用下，裂纹在基质中产生并扩散。当扩展裂纹碰到一个骨料时，只要骨料强度足够，裂纹就会弯转，增加扩散途径而消耗能量，提高耐火材料热震稳定性。从理论上讲，只要骨料的强度高于基质，就可以阻止裂纹通过骨料扩散，因此，骨料强度没有必要过高。

    渣蚀与热应力是耐火材料蚀损的两个重要原因。过高的骨料体积密度是不必要的。可以通过降低骨料体积密度来降低耐火材料的体积密度与导热系数，以达到降低耐火材料消耗与节能减排的目标。表1 中列出了用轻骨料制得的一种方镁石-尖晶石制品与用电熔镁砂为骨料制得的方镁石-尖晶石制品的性能的对比。这种制品已在某水泥窑上试用，表2 为工业试验产品的性能。

    由此可见，过度追求骨料的高密度与高强度，死烧熟料是不必要的。不仅造成原料厂家的成本上升，而且增加能耗与CO2 的排放量。适当减少骨料的密度，特别是对于不和渣接触的耐火材料，是有意义的，是可以探索的。这一点不仅需要耐火材料生产企业、还需要耐火材料使用企业的理解与支持。