2.2耐火材料顯微結構與球形骨料
　　
　　耐火材料的顯微結構由骨料、基質與氣孔組成。在耐火材料生產中，顆粒組成的設計是非常重要的，它對于保證顯微結構以及性能的穩(wěn)定性有重要意義。生產中先燒成熟料，再將熟料破碎成不同粒度的顆粒，例如尺寸為8-5mm、5-3mm、3-1mm和10mm的顆粒。以它們?yōu)楣橇希猿叽缧∮?.088mm或0.044mm的細粉為基質，以構成完整的耐火材料顯微結構。這是現有耐火材料生產較廣泛使用的方法。這種生產骨科的方式對保證耐火材料顯微結構的穩(wěn)定性非常不利。其一，對于某一種粒度范圍內的實際粒度分布是不控制，也是無法控制的。試驗證明，在一定的條件下，3-1mm的顆粒中2-1mm的顆?？烧嫉?0%-70%，而在另一個條件下，2-1mm的顆粒只占到30%-40%。破碎得到的顆粒粒度尺寸分布與破碎材料的種類、機器設備的類型、加料方式以及篩分設備與工藝有密切關系。因此，耐火材料廠所使用的骨料的實際粒度分布是未知的、不穩(wěn)定的。耐火材料顯微結構的控制與穩(wěn)定是很難實現的。同時，這種骨料的生產方式對原料制造廠也不利。因為為了生產某一種粒度范圍的顆粒同時會生產其他粒度的顆粒，而這些粒度的顆粒又不是買家所需要的，造成成本提高與資源浪費。另一方面，顆粒的形狀也與破碎物料的種類、設備以及破碎工藝相關，在實際生產中難以控制。
　　
　　上述傳統(tǒng)耐火材料骨料的生產方法很難實現對耐火材料顯微結構的精細控制。因此，提出了一種球形骨料的生產方法。生產出不同粒徑的球形顆粒作為骨料。目前已完成A12O3含量為88%和86%的礬土熟料以及莫來石的球形顆粒的工業(yè)試生產，生產了粒度分別為8mm、5mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm和0.2mm的各種球形顆粒。實際上，各種組成與粒度的鋁硅系球形顆粒骨料的生產都是可能的。利用莫來石-高硅氧玻璃球形顆粒，進行了一次制作輕質材料的探索性研究，發(fā)現在顆粒之間形成了很好的莫來石相。
　　
　　應該指出，用球形骨料制造的耐火材料的顯微結構可能與用傳統(tǒng)骨料制得的耐火材料的顯微結構有一定差別。它們的結構、性能以及它們之間的關系尚有待深入研究。
　　
　　2.3耐火材料輕量化
　　
　　所謂耐火材料的輕量化，就是要在保證使用壽命的前提下，減少耐火材料的體積密度。其目的有三個:其一是減少單位體積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導熱系數以減少工業(yè)爐的能耗；其三是降低耐火材料熟料的燒成溫度，減少CO2的排放并降低成本。耐火材料骨料的存在主要是為了提高耐火材料的強度與抗熱震性。骨料與基質的體積密度與氣孔率相差非常大?；|的氣孔率通常在10%-20%之間，而骨料的氣孔率在3%-5%左右?；|是耐火材料較脆弱的部分。渣的滲透首先沿基質滲透。渣會繞過骨料向耐火材料內部滲透，形成變質層。骨料會與變質層一起剝落進入渣中。因此，骨料太高的致密度也許是不必要的。
　　
　　耐火材料熱震破壞的原因是在熱應力作用下，裂紋在基質中產生并擴散。當擴展裂紋碰到一個骨料時，只要骨料強度足夠，裂紋就會彎轉，增加擴散途徑而消耗能量，提高耐火材料熱震穩(wěn)定性。從理論上講，只要骨料的強度高于基質，就可以阻止裂紋通過骨料擴散，因此，骨料強度沒有必要過高。
　　
　　渣蝕與熱應力是耐火材料蝕損的兩個重要原因。過高的骨料體積密度是不必要的?？梢酝ㄟ^降低骨料體積密度來降低耐火材料的體積密度與導熱系數，以達到降低耐火材料消耗與節(jié)能減排的目標。表1中列出了用輕骨料制得的一種方鎂石-尖晶石制品與用電熔鎂砂為骨料制得的方鎂石-尖晶石制品的性能的對比。這種制品已在某水泥窯上試用，表2為工業(yè)試驗產品的性能。
　　
　　由此可見，過度追求骨料的高密度與高度度，死燒熟料是不必要的。不僅造成原料廠家的成本上升，而且增加能耗與CO2的排放量。適當減少骨料的密度，特別是對于不和渣接觸的耐火材料，是有意義的，是可以探索的。這一點不僅需要耐火材料生產企業(yè)、還需要耐火材料使用企業(yè)的理解與支持。

　　3結語
　　
　　隨著我國發(fā)展模式的調整，我國耐火材料工業(yè)遇到很大困難，但也是個機會。我們必須改變傳統(tǒng)的思維方式，以適應“新常態(tài)”。從技術角度上看，也要放棄一些原有思想與概念，探索新思路，來降低成本、節(jié)約能耗與保護環(huán)境。