[科普中国]-水凝耐火材料

水凝耐火材料是指从高温炉内制作完成之后在水/其他液体中冷却而成的耐火材料，耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50%～60%。

作用水凝耐火材料应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。

自2001年以来，在钢铁、有色、石化、建材等高温工业高速发展的强力拉动下，水凝耐火材料行业保持着良好的增长态势，已成为世界水凝耐火材料的生产和出口大国。2011年中国水凝耐火材料产量约占全球的65%，产销量稳居世界水凝耐火材料第一。

2001-2010年耐火原料及制品产量稳步增长，其中“十五”末约为2001年的2倍;2010年全国耐火制品产量达2808.06万吨，约为“十五”末的3倍。截止2011年，中国水凝耐火材料行业共有规模以上企业1917家，从业人员超过30多万人，实现销售收入3376.79亿元，实现产品销售利润477.37亿元。

但是，由于无序开采、加工技术水平不高，资源综合利用水平较低，浪费较为严重，上述矿产资源、特别是高品位耐火原料资源已越来越少，节约资源、综合利用资源已是当务之急。

宋桢雨认为，水凝耐火材料行业必须引导原料矿山组织科学开采，对资源进行优化综合利用，特别是不同品位矿藏的均化处理，杜绝滥采乱挖，逐步促进资源的更合理利用，使有限的资源发挥最大限度的作用，实现可持续发展。

水凝耐火材料行业发展与国内矿产资源的保有量休戚相关。铝矾土、菱镁矿和石墨是三大耐火原料。而中国是世界三大铝土矿出口国之一，菱镁矿储量世界第一，还是石墨出口大国，丰富的资源支撑着中国水凝耐火材料度过了高速发展的十年。

与此同时，中国水凝耐火材料企业众多，企业规模、工艺技术、控制技术、装备水平参差不齐，先进的生产方式与落后的生产方式共存。行业整体清洁生产水平不高，节能减排任务艰巨。

随着“十二五”期间，中国加快淘汰落后及高能耗产能，行业将重点开发和推广新型节能炉窑，开发综合节能技术，开展能源管理，“三废”的排放控制和“三废”资源化回收利用等。致力于用后水凝耐火材料资源化和再利用，减少固废排放，提高资源的综合利用率，全面推进节能减排。

《水凝耐火材料产业发展政策》指出，中国钢铁工业水凝耐火材料单耗约为每吨钢消耗25公斤左右，到2020年降至15公斤以下。2020年中国水凝耐火材料更长寿、更节能、无污染、功能化的产品有大幅度提高，产品满足冶金、建材、化工以及新兴产业等国民经济发展需要，提高出口产品的技术含量。

历史中国在4000多年前就使用杂质少的粘土，烧成陶器，并已能铸造青铜器。东汉时期（公元25～220）已用粘土质水凝耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，水凝耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形水凝耐火材料和高耐火纤维（用于1600℃以上的工业窑炉）。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种水凝耐火材料，例如熔点高于2000℃的氧化物、难熔化合物和高温复合水凝耐火材料等。

古代、中世纪、文艺复兴时代的水凝耐火材料，工业革命前后高炉、焦炉、热水炉用水凝耐火材料，近代后期新型水凝耐火材料及其制造工艺，现代水凝耐火材料制造技术及主要技术进步，以及对未来水凝耐火材料发展的展望，水凝耐火材料与高温技术相伴出现，大致起源于青铜器时代中期。中国东汉时期已用粘土质水凝耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，水凝耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形水凝耐火材料和耐火纤维。现代，随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展，具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐冲刷等综合优良性能的水凝耐火材料得到了应用。在中国有许多工厂生产水凝耐火材料产品。中国有丰富的资源，也正因为这方面的原因，各大外国投资商也来到国内一展身手，展露头角。在中国的东北部，是水凝耐火材料供应商极其丰茂的地区，导致其他国外投资商对其的出口低价格产生了质疑，从而在2003年由欧盟提出对中国水凝耐火材料新产品的反倾销，限制了产品对欧盟的出口。2006年中国为保护原材料资源的大量流失，对部分行业进行了减免出品退税，以此极大地限制产品的出口。但这并不能在很大程度上限制一些国外的品牌销售，因为它们拥有几十甚至上百年的销售生产经验，并极大地占有了市场，也创立了它们在各大洲的品牌效应。

1、提高资源综合利用水平和保障能力。

到2015年，高端水凝耐火材料基本自给，菱镁矿石资源综合利用率不低于90%，耐火粘土矿石资源综合利用率不低于80%。到2020年，两种矿石资源综合利用率分别高于95%和90%。

2、加大节能减排力度。

到2015年，主要耗能设备能效水平达到一级，主要产品的综合能耗比2010年降低20%以上，二氧化硫、氮氧化物排放总量比2010年分别下降8%和10%以上，用后水凝耐火材料回收再利用率不低于50%。到2020年，用后水凝耐火材料回收再利用率高于75%。

3、提高产业集中度。

到2015年，形成2～3家具有国际竞争力的企业，创建若干个新型工业化产业示范基地，前10家企业产业集中度达到25%。到2020年，前10家企业产业集中度提高到45%。

水凝耐火材料的作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。

分类水凝耐火材料品种繁多、用途各异，有必要对水凝耐火材料进行科学分类，以便于科学研究、合理选用和管理。水凝耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺分类法、材料形态分类法等多种方法。1

1、根据耐火度的高低分：

普通水凝耐火材料：1580℃～1770℃

高级水凝耐火材料：1770℃～2000℃

特级水凝耐火材料：>2000℃

2、依据制品形状及尺寸的不同分：

标准型：230mm×114mm×65mm；

不多于4个量尺，（尺寸比）Max:Min