氧化铝空心球

随着科学技术的发展，新型的空心球材料在国内外已经引起了各方面的注意，在国外已经有玻璃、陶瓷及炭素材质的空心球，并开始应用在许多科学技术领域中。

用此种空心球制成的耐火砖或不定型耐火材料，除了耐高温、保温性能好以外，还具有较好的热震稳定性和较高的强度。因空心球材料的体积密度小、热容小，可以提高高温炉的热效率，缩短生产周期，还能大大地减轻炉体的重量。它可直接作为高温窑炉的内衬。氧化铝空心球及其制品能在1800℃以下长时间使用。在高温下也具有较好的化学稳定性和耐侵蚀性。在氢气气氛下使用非常稳定。

将氧化铝原料用电弧炉熔融至2200℃左右，将溶液倾倒出，与此同时，用高压空气吹散液流，使溶液分散成小液滴，在空中冷却的过程中，因表面张力的作用即成氧化铝空心球(图所示)。

将所得的空心球过筛，除去细粉和大的碎片、颗粒等，再经磁力除铁，用选球机除掉破球，将成品氧化铝空心球包装，作为成品出厂。

我国于七十年代初期，进行了氧化铝空心球及其制品的研制，目前已有几家耐火材料厂进行了小批量生产。

制造氧化铝空心球制品，通常采用70%的氧化铝空心球与30%的烧结氧化铝细粉，以硫酸铝结合，用木模加压振动成型。坯体经干燥后，根据不同情况，采用高温烧成或轻烧成为制品。其中某种制品的性能指标如图所示。

氧化锆空心球及其制品能在更高的温度下使用，且能在2200℃下能长时间使用。氧化锆的热传导率约为氧化铝的一半，其隔热性能更好，作为高温保温材料，氧化锆空心球及其制品，将有很大的发展前途。氧化锆的熔点为2700℃，是一种高级耐火材料，但在一定的温度下，会发生晶型转变，不能稳定地使用。对于稳定化的研究在1950年前后就已开始，以后又继续对氧化锆空心球进行了研究。

将锆英石砂与一定量的焦炭、铁屑及稳定剂石灰石在电弧炉中熔融，使氧化锆分离。由于有1/3左右的二氧化硅挥发，用于使SiO2还原的炭量，只有还原全部SiO2需用量的2/3，再加上使ZrO2以外的氧化物还原成金属所需的炭量。在操作中尚有部分炭被氧化，所以在上述用量以外，还须再增加上述总量的40%。

铁屑是用来使被还原的硅形成含铁量为75—85%的硅铁。其用量为使2/3的硅形成硅铁所需的数量，除掉使矿石中氧化铁还原成铁的数量。

作为稳定剂的氧化钙的用量为矿石中氧化锆含量的3—6%，这样就能使得50%以上的氧化锆成为立方晶型。将冷却后的熔块粉碎、磁选及筛分，所得稳定化氧化锆有如下组成。ZrO2+CaO：97—90%；SiO2：0.1—0.70%；Fe2O3：0.20—0.70%；TiO2：0.30—1.00%。

再将稳定化氧化锆于倾注式电弧炉中熔融，熔至一定程度时倾倒熔液，同时用流速为30米/秒、压力约为4.5公斤/厘米²的水流冲散熔液，获得氧化锆空心球。再经磁选、选球等工序，制得成品。对于氧化锆空心球的研究试制工作，我国还是刚刚开始。一般将氧化锆粉碎并与氧化钙混合，再用三相电弧炉熔融至一定程度，用高压空气喷吹制得质量较好的氧化锆空心球。其堆积密度为1.2克/厘米。左右，ZrO2：95.39%；CaO：3.91%。

基本上为立方晶型，少量是单斜型。

将稳定的氧化锆细粉与氧化锆空心球配合，得氧化锆空心球制品。加入结合剂，压制成型，经高温烧成可制氧化铝空心球制品。

氧化铝空心球及其制品除用作高温保温材料外，也有的作为耐火混凝土的轻质骨料、填料与化工生产中的触媒载体等。

氧化铝空心球制品可以直接作为一般高温窑炉、热处理炉及高温电炉的内衬材料。近年来，有的钼丝炉、二硅化铝炉等高温电炉也开始采用氧化锆空心球制品作为内衬材料。

由于氧化铝空心球制品在氢气等还原性气氛中非常稳定，国外已经将其使用在石油化工生产上，作为气体分解炉的内衬。

我国某地合成氨的二次气体塔内衬是用氧化铝空心球作为轻质骨料与铝钙水泥浇灌而成。塔内压力为35公斤/厘米²，反应温度为1200℃，氧化铝空心球的用量为数十立方米。另外氧化铝空心球制品也可用作不锈钢光亮炉内衬耐火砖原料。

氧化锆空心球及其制品可以直接作为2200—2400℃高温炉的内衬。国外氧化锆空心球及其制品主要用作超高温炉的炉衬材料以及真空感应炉的充填材料。除此以外还用在连续铸钢用的水口，在电子工业上用作制造陶瓷电容器，彩色电视机用的耐高压电容器的烧成用架子耐火砖。

河南耐火材料厂 http://www.zzhoudd.com