以下内容均摘自电子版资料《耐火材料百科全书》
1、耐火浇注料的配方设计原则是什么?
耐火浇注料的配方设计包括两个部分：应用设计参数和材料设计参数。在设定的目标条件下使用的耐火浇注料，需要考虑原料组合、制造技术、材料组装(施工)和应用技术等。配方设计的目标是在材料性能和应用条件之间寻找平衡。通常，根据实际窑炉的操作条件(操作温度、炉内气氛以及粉尘、蒸汽和液体和/或炉渣等的接触状态)和熔渣特性来确定该窑炉内衬耐火材料的类型和材料的质量。如果选定耐火浇注料作为目标内衬，应该选用与使用条件相适应的材质和合适的结合系统以及能进一步改善和提高性能的添加剂，以便能制成性能较佳的耐火浇注料。
2、耐火浇注料如何进行分类?
不定形耐火材料通常又称为耐火浇注料、散状耐火材料，是由一定级配的耐火骨料和粉状物料与结合剂、外加剂混合而成，不经过成型和烧成工序而直接使用的一类耐火材料。
耐火浇注料是由耐火骨料、细粉、添加剂和结合剂组成，经过配料、混练而成的耐火混合料。耐火浇注料是不需高温烧成，经过施工烘烤后直接使用，且生产工艺简单、节约能源和劳动力、可机械化施工、整体性好、易修补和寿命高的新型耐火材料。
耐火浇注料通常根据气孔率的大小、选用的结合剂或结合方式、骨料的种类和施工方式进行分类。
按气孔率可分为致密耐火浇注料和隔热耐火浇注料。
按胶结方式分类，耐火浇注料可分为水合结合耐火浇注料、化学结合(含聚合结合)耐火浇注料、水合和聚合共同结合的耐火浇注料(典型代表为低水泥结合耐火浇注料)和凝聚结合耐火浇注料四大类型。
按结合剂和某些材料的特殊作用进行分类，可分为以下7类：
(1)黏土结合耐火浇注料;
(2)超微粉(如硅灰等)结合耐火浇注料;
(3)水泥结合耐火浇注料;
(4)化学结合耐火浇注料;
(5)ρ-Al₂O₃(水合Al₂O₃)结合耐火浇注料;
(6)低水泥结合耐火浇注料;
(7)硅、铝溶胶(溶胶-凝胶)结合耐火浇注料。
根据原料组合，耐火浇注料可以分为氧化物系耐火浇注料、非氧化物系耐火浇注料和复合耐火浇注料。氧化物系耐火浇注料又可细分为非碱性耐火浇注料和碱性耐火浇注料。
根据施工方式，耐火浇注料(体)可分为振动施工型耐火浇注料和自流型耐火浇注料两大类。
根据耐火浇注料是否含水泥成分或CaO含量可简单地分为普通耐火浇注料、低水泥耐火浇注料、超低水泥耐火浇注料和无水泥耐火浇注料四大类。
耐火浇注构件或者整体内衬是采用振动台、振动器、振动-加压成型或者自流浇注施工等工艺制备的。
3、耐火浇注料常用的耐火原料有哪些?
(1)烧结刚玉。烧结刚玉也称为烧结氧化铝或半熔氧化铝，是以煅烧氧化铝或工业氧化铝为原料，经磨细成球或坯体，在1750~1900℃高温下烧结而成的耐火熟料。含三氧化二铝99%以上的烧结氧化铝多由均一的细晶刚玉直接结合而成。显气率为3.0%以下，体积密度达到3.60%/m³，耐火度接近刚玉的熔点，高温下具有较好的体积稳定性与化学稳定性，不受还原气氛、熔融玻璃和金属液的侵蚀，常温、高温机械强度和耐磨性较好。
(2)电熔刚玉。电熔刚玉是以纯氧化铝粉末为原料在高温电炉熔融制成的人造刚玉。具有熔点高、机械强度大、抗热震性好、抗侵蚀性强及线膨胀系数小等特点。电熔刚玉是制造高级特殊耐火材料的原料。主要包括电熔白刚玉、电熔棕刚玉、亚白刚玉等。
(3)电熔白刚玉。电熔白刚玉是以纯氧化铝粉末为原料，经高温熔炼而成的，呈白色。白刚玉的冶炼过程，基本上是工业氧化铝粉熔化再结晶的过程，不存在还原过程。Al₂O₃含量不小于9%，杂质含量很少。硬度比棕刚玉略小、韧性稍低。常用于制作磨具、特种陶瓷及高级耐火材料。
(4)电熔棕刚玉。电熔棕刚玉是以高铝矾土为主要原料并配以焦炭(无烟煤)，经高温电炉在2000℃以上熔炼而成的。电熔棕刚玉质地致密，硬度高，常用于陶瓷、精密铸造及高级耐火材料。
(5)亚白刚玉。亚白刚玉是在还原气氛和控制条件下电熔特级或一级铝矾土而制得的。熔融时加入还原剂(碳)、沉降剂(铁屑)及脱碳剂(铁鳞)。由于其化学成分和物理性能均接近白刚玉，故称为亚白刚玉。它的体积密度在3.80g/cm³以上，显气孔率小于4%，是制造高级耐火材料与耐磨材料的理想材料。
(6)莫来石。莫来石是以3Al₂O₃·2SiO₂为主晶相的耐火原料。天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成。莫来石具有膨胀均匀、热震稳定性好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点。
(7)锆刚玉莫来石。锆刚玉莫来石是以工业氧化铝、高岭土和锆英石为主要原料，经细磨、均匀混合、半干压球，并经1600~1700℃高温煅烧合成的。增加锆英石含量会导致烧结温度提高，减少总收缩量，增加封闭气孔，这些反应使烧结锆刚玉莫来石具有较高的密度和强度以及较好的抗热震稳定性和抗渣性。
(8)镁铝尖晶石。镁铝尖晶石是以工业氧化铝和轻烧氧化镁为原料，经高温烧结或电熔合成的。镁铝尖晶石的化学式为MgO·Al₂O₃，其中MgO含量为28.2%，Al₂O₃含量为71.8%。具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、熔点高、热膨胀小、热应力低、热震稳定性好，抗碱性渣侵蚀能力强及良好的电绝缘性能等优点。
(9)硅线石、红柱石、蓝晶石。化学式为Al₂O₃·SiO₂，理论组成为Al₂O₃ 63.1%，SiO₂ 36.9%。加热后均不可逆地转化成莫来石和方石英，具有抗渣蚀性良好、热震稳定性好、荷重软化点高等优点，蓝晶石族矿物产品是不定形耐火材料的优质原料，硅线石和红柱石因加热时体积变化较小，可直接制砖或作耐火骨料;蓝晶石加热时体积膨胀大，如作不定形耐火材料的膨胀剂，可直接使用。
(10)高铝矾土。我国高铝矾土资源主要分布在山西、河南、广西和贵州。经高温煅烧的高铝矾土熟料主要用于高铝质耐火材料，也可用来制作电熔棕刚玉、亚白刚玉。近年来，我国生产的均化矾土熟料，由于其吸收率低、性能稳定，在不定形耐火材料中的应用取得良好的效果。
(11)软质黏土。软质黏土的矿物组成主要为高岭石或多水高岭石，夹杂有其他杂质矿物，Al₂O₃含量可以从22%至38%，耐火度平均在1600℃左右，软质黏土多呈土状，颗粒细微，在水中易分散，可塑性与黏结性很强。在可塑料、捣打料、喷补料及耐火泥浆及中低档耐火材料中有广泛应用。
(12)黏土熟料。按照所用原料及生产方法的不同，耐火黏土熟料可分为两种类型：一类是将硬质黏土块直接在窑炉中锻烧而得;另一类是采用高岭土或硬质黏土，经细磨、均化、压滤脱水、干燥，最后在窑炉中燃烧而成，是高质量的黏土熟料。硬质黏土熟料的主要矿物相为莫来石，占35%~55%，其次为玻璃相与方石英。黏土熟料是普通硅酸铝耐火材料的主要原料。
(13)菱镁矿。菱镁矿是以碳酸镁(MgCO₃)为主要成分的天然碱性矿物原料。我国菱镁矿资源丰富，品质高，储量大。菱镁矿主要分布在辽宁省。菱镁矿主要用于生产烧结镁砂、电熔镁砂及生产碱性耐火材料的原料。
(14)烧结镁砂。烧结镁砂是将菱镁矿在1600~1900℃下充分烧结而得的产物，主要矿物为方镁石。优质镁砂MgO含量一般在95%以上，颗粒体积密度不小于3.30g/cm³，具有优良的抗碱性渣侵蚀的性能。烧结镁砂是生产碱性耐火材料的主要原料之一。
(15)电熔镁砂。电熔镁砂是用精选的菱镁石或烧结镁砂在电弧炉中经2500℃上高温熔融而制成的。与烧结镁砂相比，主晶相方镁石晶粒粗大且直接接触，纯度高，结构致密，抗碱性渣强，热震稳定性好，是高级含碳不烧砖和不定形耐火材料的良好原料。
(16)碳化硅。碳化硅通常是以焦炭和硅砂为主要原料的混合物经电炉高温熔炼制成的。在1400-1800℃的温度下生成β-SiC(立方晶)，温度高于1800℃时生成α-SiC(六方晶)。碳化硅具有硬度高，热导率高，热膨胀率低及优良的抗中性与酸性渣等性能。商品碳化硅的组成范围为含SiC90%~99.5%，耐火浇注料、喷补料、捣打料和可塑料往往采用纯度较高的碳化硅。
(17)硅灰。硅灰是生产硅铁和硅产品的副产品。外观为白色到深灰色的细粉，其颗粒呈圆形，颗粒直径一般为0.02~0.45μm，比表面积约为15~25m²/g，体积密度为0.15~0.25g/cm³，近年来，有些硅灰已作为主导产品，而不再是副产品。它纯度高，颜色为白色，且成分稳定。在自流浇注料中应用显示出良好的流变性。
(18)石墨。石墨分为人造石墨和天然石墨。人造石墨是用石油焦烧结(加热到高于2800℃)或用石墨电极的工艺两种方式制成。天然石墨晶体为具有菱形六面体对称性的六方晶系。通常有三种形式：无定形态、鱗片石墨和纯结晶体。无定形石墨(没有形态)和人造石墨在浇注料和栗送料中的应用中其流动性优于鱗片石墨和结晶石墨。
(19)沥青。煤焦油沥青比石油沥青具有较高的残碳量，都能有效地给耐火材料提供碳组分。根据物料的配方设计要求，可以细粉或颗粒形式使用。在不定形耐火材料应用中使用浙青优于其他形式的碳(如石墨)，因为沥青熔化温度低，可包裹颗粒，因而提供了良好的抗渣侵蚀的保护层。
(20)铝酸钙水泥。生产高铝水泥的主要方法是烧结法，较纯的石灰石是生产所有铝酸钙水泥的氧化钙原料，烧结氧化铝用于生产高档铝酸钙水泥，而低铁、低硅铝矾土用作中档和低档高铝水泥的氧化铝原料。纯铝酸钙水泥或高铝水泥是用于耐火浇注料和喷补料结合相的最重要的水硬性水泥。在耐火浇注料衬体施工时，必须严格控制水温和加水量、混练强度和时间、温度及升温速率，其中温度是最重要的参数，它显著影响水泥结合相的生成和加热初期水分的排出。
(21)硅溶胶。硅溶胶是一种分散有二氧化硅颗粒的含水胶体，是触摸起来有点黏性的乳白色液体，具有高的比表面。硅溶胶可以通过脱水、改变pH值、加入盐或可与水混溶的有机溶剂来胶结。干燥时，通过快速脱水在颗粒表面形成硅氧(Si—0—Si)结合，从而产生聚合和内部结合。硅溶胶由溶液转化成固体通称为胶结。常用于涂料、浇注料、泵送料、捣打料和喷补料。
(22)硅酸钠。常用的硅酸盐是硅酸钠(Na₂O·mSiO·nH₂O、硅酸钾和硅酸锂。硅酸钠的脱水物通常像玻璃一样透明，并可溶于水，所以亦称为水玻璃。工业产品中SiO₂/N₂O的摩尔比(称为水玻璃的模数)在0.5~4.0之间，耐火材料用硅酸钠的摩尔比为2.2~3.35。硅酸钠水溶液的黏度受其摩尔比和浓度影响，并随温度显著变化。硅酸钠在水溶液中发生水化，且溶液呈碱性。摩尔比越小，硅酸钠水化越明显，且pH值随摩尔比减少而下降。摩尔比较高的硅酸钠水化反应缓慢。选择硅酸钠结合耐火材料的固化剂需根据耐火材料的应用确定。常用的固化剂有氟硅酸钠、聚合氯化铝、磷酸、磷酸钠、聚合磷酸铝、聚合磷酸镁、戊硼酸铵、乙二醛、柠檬酸、酒石酸、乙酸乙酯等。
(23)磷酸和磷酸盐
正磷酸本身并无黏结性。当它与耐火物接触后，由于两者间迅速发生反应生成磷酸盐，才使它表现出良好的黏结性。不同形式的磷酸盐都可用作结合剂。使用与耐火材料最多的盐是磷酸铝，作为结合剂磷酸二氢铝以其在水中的溶解性、结合强度和稳定性而著称。磷酸钠在耐火材料中主要用于凝聚、解聚和用作碱性喷补料的结合剂。聚磷酸钠在浇注料中常被用作减水剂。另外磷酸钠可与碱土金属化合物(如CaO和MgO)发生反应，从而产生凝聚。正是基于磷酸钠的这种性能而使其应用于镁质碱性喷补料。
(24)ρ-Al₂O₃
ρ-Al₂O₃是一种活性氧化铝，它与其他晶态的Al₂O₃不同，是结晶最差的Al₂O₃变体。在Al₂O₃的各种晶态中，只有ρ-Al₂O₃在常温下具有自发水化反应，水化生成的三水铝石和勃姆石溶胶可以起到胶结和硬化作用。ρ-Al₂O₃在高温下最后都转变成一种优良的耐火物α-Al₂O₃(刚玉)。所以这种ρ-Al₂O₃结合的浇注料可以看做一种耐火材料自结合的浇注料，既起结合剂的作用，其本身又是高级耐火氧化物，具有显而易见的优良性能。
4、耐火浇注料常用的结合剂有哪些?
不定型耐火材料(耐火浇注料)在生产或者使用过程中常加入其他的一些材料，结合剂是指将耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，故也称“胶结剂”或“粘结剂”。
按化学性质分有机和无机结合剂。
无机结合剂：
(1)硅酸盐类——硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等;(2)铝酸盐类——普通铝酸钙水泥、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥等;(3)磷酸盐类——磷酸、磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、铝铬磷酸盐等;(4)硫酸盐类——硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等;(5)氯化物类——氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝等;(6)溶胶类——硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。
有机结合剂：
(1)天然有机物——淀粉、糊精、阿拉伯树胶、纸浆废液、焦油、沥青、海藻酸钠等。
(2)合成有机物——环氧树脂、线性酚醛树脂、甲阶酚醛树脂、聚苯乙烯、硅酸乙酯、聚胺脂树脂等。
按结合剂硬化条件分类：
(1)水硬性结合剂——硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等;(2)气硬性结合剂——水玻璃加氟硅酸钠、磷酸或磷酸二氢铝加氧化镁、氧化硅微粉加铝酸钙水泥等;(3)热硬性结合剂——磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。
按不同温度下结合作用分暂时性和永久性结合剂。
暂时性结合剂：
(1)水溶性结合剂——糊精、粉状羧甲基纤维素、粉状及液犾木质素磺酸类材料、聚乙烯乙醇粉状晶体等;(2)非水溶性结合剂——硬沥青类、石蜡、聚丙烯类等。
永久性结合剂：
(1)炭素结合剂——焦油沥青，酚醛树脂等;(2)铝酸盐水泥;(3)硅酸盐结合剂——水玻璃、硅酸乙酯等;(4)磷酸及磷酸盐结合剂;(5)氯化盐和硫酸盐结合剂。
5、结合剂的结合方式有哪几种?
(1)水化结合-借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合。如铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状或针状CaO·Al₂O₃·10H₂O、2CaO₂·Al₂O₃·8H₂O和立方粒状3CaO·Al₂O₃·6H₂O晶体和氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。
(2)化学结合-借助于结合剂与硬化剂，或结合剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。
(3)聚合结合-借助于加催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好结合强度：
(4)陶瓷结合-系指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液相出现温度，促进低温下固一液反应而产生低温烧结结合。如刚玉质干式震动料中加入少量的硼酐，硼酐在450~550℃生成粘性液相，随后与α-Al₂O₃发生液一固反应生成具有更高熔融温度的化合物2Al₂O₃·B₂O(不一致熔融温度为1035℃，9Al₂O₃·2B₂O(不一致熔融温度为1950℃)而将刚玉骨料固结在一起。
(5)粘着结合(粘附)——是借助于如下几种物理作用之一而产生结合的。1)物理吸附作用：依靠分子间的相互作用力-范德华力而产生结合;2)扩散作用：在物质分子热运动的作用下，粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用，形成扩散层，从而形成牢固的结合;3)静电作用：粘结剂与被粘结物的界面存在着双电层，由双电层的静电引力作用而产生结合。
产生粘着结合的结合剂多数为有机结合剂，其中有的为暂时性结合剂，经高温处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素等。有的为永久性结合剂，经高温处理后除部分挥发物外，其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等有机结合剂。也有一些无机结合剂具有粘合作用，如磷酸二氢铝、水玻璃、硅溶胶等。
(6)凝聚结合-依靠加入凝聚剂使微粒子(胶体粒子)发生凝聚而产生结合。
6、耐火浇注料的混合机理及过程
7、什么是外加剂?如何分类?
8、减水剂的性质和作用是什么?
9、增塑剂的性质和作用是什么?
10、胶凝剂(絮凝剂)的性质和作用是什么?
11、解胶剂(反絮凝剂)的性质和作用是什么?
12、促凝剂的性质和作用是什么?
能促使耐火浇注料凝结和硬化的物质，称促凝剂。促凝剂的作用机理是比较复杂的，随所用的结合剂和促凝剂的性质差异而不同。不同的结合剂要使用不同性质的促凝剂。如铝酸钙水泥结合的浇注料所两的促凝剂多数为碱性化合物：NaOH、KOH、Ca(OH)₂、Na₂CO₃、K₂CO₃、Na₂SiO₃、K₂SiO₃、三乙醇胺等;磷酸和磷酸二氢铝结合的浇注料使用的促凝剂活性氢氧化铝、滑石、NH4F、氧化镁、铝酸钙水泥、碱式氯化铝等;而硅酸钠(水玻璃)结合的浇注料用的促凝剂有氟硅酸钠、磷酸铝、磷酸钠、金属硅、石灰、硅酸二钙、聚合氯化铝、乙二醛等。
以上完整内容在电子版整理资料《耐火材料百科全书》里均有详细介绍，本资料以问答的形式对耐火原料、定型耐火制品、不定型耐火材料、下游6大行业耐火材料应用及窑炉耐火材料配制等信息。
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