快速燒結在耐火材料行業的應用前景

曹林慧

（浙江康星耐火材料有限公司，浙江 長興 313112）

近幾年，隨著國內鋼鐵等建筑材料相關行業的崛起，為我國耐火材料行業的發展帶來了新的契機。國內耐火材料整體行業發展狀況領先世界同期平均發展水平， 特別是耐火材料生產的出口量日益增多。于此同時，耐火材料的生產工藝及流程需要進一步完善，提升生產效率與經濟效益。 在實際生產過程中，快速燒結理論的應用對傳統生產過程起到了極佳的促進作用，能夠有效提高行業整體產能，其發展前景十分廣闊。

1 耐火材料及其行業發展概況

隨著現代社會的進步與發展，行業細分越來越明顯，而且很多細分后的產業發展異常迅猛，這是時代賦予細分產業的發展機會，是現代科學與技術文明的體現。耐火材料原本只屬于硅酸鹽工業體系中的一個分支。 起初，在國內的發展較為平緩。 但隨著社會產業結構的調整，市場需求發生改變，耐火材料行業現已成為一個規模較大的獨立性行業，其技術手段也在不斷革新。

耐火材料本身的性能與其材料分子的構成有著很大關系。而快速燒結環節能夠影響材料的結構的組成。 基于此，當生產原料與其配比明確以后，調整燒結工藝過程將是耐火材料改善性能的主要手段。 在我國的實際生產環節中， 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，就會導致對能源的大量消耗，而且燒結的周期較長，增加了這一環節的生產成本。 這也是耐火材料行業在一段時期內發展受到禁錮的原因所在。

2 快速燒結理論的應用

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、快速燒結與最終冷卻[1]。在這一系列的環節中，快速燒結環節是整體的重中之重，在高溫環境下，將胚體塑造成具有一定強度的致密物體，從而完成快速燒結過程。其中，快速燒蘊含著著兩種作用機理：一種是在燒結溫度固定不變的前提下，提高升溫速率；或者是提升燒結溫度，但要有效縮減燒結環節的時間[2]。這兩層意義都可以稱其為“快速燒結”過程。

3 展望快速燒結于耐火材料行業中的前景

耐火材料行業發展迅速，隨著而來的是行業內外部對于材料及能源的節能要求越來越高，如果相關企業單位能夠達到行業對于節能降耗的標準，將對于行業未來可持續發展更加有利。

3.1 快速燒結能夠實現耐火材料行業生產的節能降耗要求

隨著市場格局的轉變，國內耐火材料生產企業如雨后春筍般發展起來。在其具體的生產環節中，將快速燒結理論的有效融合，能夠實現耐火材料企業生產過程中的節約能源的要求。 在燒結過程中，只有體積擴散才能導致胚體致密化，若只有表面擴散則僅能夠改變氣孔的形態，不能引起顆粒中心距相互靠攏，所以就會削弱材料生產的致密化過程[3]。 從快速燒結的理想角度來看，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，如果低溫持續過久，就對材料的形成造成影響。在這種情形之下，快速燒結發揮了重要作用，不僅對煅燒材料的窯體損壞不大，而且能夠節能降耗，達到理想的生產標準。快速燒結主要有兩個方面技術的實踐：一是微波燒結，二是放電等離子燒結。二者值得在耐火材料行業廣泛推行。

3.1.1 微波燒結

微波燒結技術的應用，使得燒結工藝有了質的飛躍。 微波燒結只針對燒結材料本身進行燒結，從而能夠有效緩解物質散熱，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保要求極為有利，同時，也令企業生產環境保持良好。與以往的燒結過程相比，微波燒結的速率較快，煅燒時間縮短。這項技術的實施對于提升耐火材料企業的經濟效益十分重要。

3.1.2 放電等離子燒結[4]

放電等離子燒結技術是一種超快致密化燒結的新技術[5]。 該項技術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，從而產生等離子物質。物質自身就具備了熱源，并將其進一步向外傳導，直至達到燒結的結果。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，實現了快速燒結的過程。 相對于傳統的燒結過程而言，放電等離子燒結技術能夠在短時間內達成燒結要求， 保證了生產質量的同時降低了能耗，此項快速燒結環節的發展前景極為可觀，為耐火材料行業的快速發展奠定了堅實的技術基礎。

3.2 快速燒結有利于提高耐火材料企業的經濟效益

實踐表明，快速燒結理論于實際中應用，能夠降低企業生產成本，從而提升行業的整體經濟效益。如若此項應用環節在耐火材料行業內廣泛鋪展開來，對于社會各界對耐火材料生產過程的認知能夠有所改觀，就能夠吸引大量的相關行業與企業進行合作，從而提升企業的經濟效益，令行業在市場中的地位更為牢固。由此可以判斷，快速燒結的在耐火材料行業中的應用前景是光明的。

3.3 耐火材料行業的社會效應將會得到改善

快速燒結工藝應用于實際耐火材料的生產過程中，不僅有利于提升生產效率、節約企業資源、有效降低能耗，而且有益于人們對耐火材料行業社會經濟效益的判斷。長期以來，耐火材料行業的高成本、高耗能等特點，一直令社會相關研究領域所擔憂。行業發展至今，快速燒結給耐火材料行業發展帶來了新的轉機。快速燒結能夠提升能源的使用效率，減少材料資源的消耗量，降低企業生產成本，從而令人們對耐火材料行業的整體印象較以往有所改觀。 由此可以推斷，將快速燒結應用于耐火材料行業中，將會帶動耐火材料行業整體的社會效應。 行業生產越趨近于國家對于節能標準要求， 則該行業的受眾群體越廣泛，行業口碑就越優良。

4 結束語

通過對快速燒結理論的鉆研， 分析燒結溫度與時間對材料致密化過程的干預， 得出了快速燒結技術工藝對于提升耐火材料行業產能中不可或缺的重要作用。 而且，在實際生產過程中，將其技術手段應用于相應的生產環節里，取得了良好的實際效用。 可見，快速燒結不僅符合其理論，更加有利于實際生產，能夠滿足該行業縮減生產成本與提升物質能效的作用，值得進一步推廣實施，且具有很大的發展提升空間。

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

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

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

［4］周寧生，李紀偉，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%釔穩定氧化鋯放電等離子燒結體的電學特性研究[J].中國科學（E 輯），2010,12（09）：147-148.