在乌兹别克斯坦，玻璃、冶金和陶瓷工业领域用耐火制品极其缺乏，特别是在波利阿拉里耶地区尤甚。众所周知,利用传统的方法生产此种用途的耐火制品能耗和劳动量都大，并且生产周期也很长。然而,近年来在生产实践中,在砌筑硅酸盐和冶金工业领域应用的于高温条件下操作的热工窑炉的内衬时，越来越多地使用耐火浇注料。其原因如下：生产费用降低和生产工艺简单;使用温度范围宽(800-1800Y);使用性能优异。在制备浇注料时使用水玻璃、氧化铝水泥和加有特殊添加剂的矿渣波特兰水泥作结合剂。研究发现，生产此种耐火浇注料主要使用高岭土作原料，它属于硅线石类矿物。
在所研制的耐火浇注料的生产工艺中，最需要迫切解决的问题之一是应能保证利用工业废料制备的浇注料具有较高的使用寿命。有文献报道，在用单块砖砌衬时使用粘接性良好的胶结物替代火泥,可以明显延长砖衬的使用寿命。磷酸盐胶结物的热震稳定性和耐火性更好，但其成本高，使用时会受到限制。因此迫切需要研发出性能良好且廉价的结合剂用于耐火材料生产。
由有关资料可知,生产耐火浇注料最普遍使用的结合剂是由氧化铝水泥和水玻璃构成的复合物。在本试验研究中选用的氧化铝水泥由我国提供，水玻璃由乌兹别克斯坦一家企业供给。本试验的宗旨是探讨利用当地的矿物原料和耐材生产废料来合成高铝熟料的可能性。
试验研究
在合成高铝熟料时选用了波利阿拉里耶地区的矿物原料,原料组分的化学成分列于表1。
在合成高铝熟料时所选择的配料组分最佳配比是根据Al2O-SiO2相图[图1(a)]和A.。3：SiO2配比不同的合成物熔融曲线[图1(b)]确定的。
表1 原料组分的化学成分
图1Al2O3-SiO2系相图和A12O3：SiO2配 比不同的合成物熔融曲线
由图1中的熔融曲线可知,Al2O3含量>75%的材料具有较高的抗高温变形能力，因为在1850℃之前没有出现液相。
含氧化铝废料和高岭土烧结过程中发生的理化反应的研究结果示于图2。
图2 含氧化铝废料和高岭土(配比1.5：1.0)的配料热谱图
由图2中的热重分析和差热分析曲线可以看出，在100-200℃和516.8℃出现两个吸热效应，其原因是在100-200℃下吸附水分分离，在516.8℃高岭石开始分解。而在994℃高岭石出现放热反应，这是因为从偏水碑铀矿中生成硅酸铝尖晶石所致，当温度进一步升高时硅酸铝尖晶石又生成了莫来石。
高岭土与含氧化铝废料的混合物在1450℃热处理后的X射线相分析的结果[图3(a)和(b)]表明，莫来石的生成与废料的分散性有关。如果在混合物当中使用含氧化铝原始废料，则会生成三相产物,并且存在方石英形式的残余氧化硅[图3(a)]。含氧化铝废料在烧结过程中发生反应生成莫来石和刚玉。有文献曾报道，通过加入各种变性剂以及机械活化原始组分的方法可以强化莫来石的生成。例如，在试验时加入了粒度为1〜5μm含氧化铝废料,细碎的含氧化铝废料是采用干法磨碎，研磨球与粉碎材料的比例为1.5：1.0,使用工作室容积为10L的实验室球磨机操作，研磨时间8〜10ho据观察发现，加入细碎的含氧化铝废料(粒度为1〜5μm)在原始组分烧结的早期阶段能促使莫来石的生成，并且加速其生成过程,经热处理后最终得到的产物是莫来石和刚玉[图3(b)]。
图3 高岭土与含氧化铝原始废料(平均粒径30μm)和细碎的含氧化铝废料(平均粒径1〜5μm)混合物在1450℃热处理后的X射线衍射图
耐火浇注料生产的工艺流程示于图4。
图4 耐火浇注料生产的工艺流程
制成的耐火浇注料试样的性能指标如下：体积密度2.55-2.80g/cm3;吸水率4.5%〜10%;收缩率2.5%〜6.5%;开口气孔率15%〜25%;耐压强度50〜130MPa;耐火度高于1700℃。
结语
根据研究结果确定，利用乌兹别克斯坦的波利阿拉里耶地区矿物原料和工业废料可以生产出性能良好的耐火浇注料，所使用的结合剂是氧化铝水泥和钠水玻璃溶液。 所制成的试样具有优越的理化性能,完全符合生产要求。
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