莫来石复合耐火材料的应用进展

张 巍 王京阳

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心 辽宁沈阳 110016

莫来石是Al2O3-SiO2体系中唯一稳定的二元化合物，具有化学性质稳定、抗侵蚀性好、抗热震性好、熔点（1 870℃）高、硬度（莫氏硬度6～7）大等优异性能［1］。莫来石多是通过烧结法和电熔法人工合成。按照Al2O3含量的高低，烧结莫来石可分为M75、M70、M60、M45等4个牌号［2］，电熔莫来石可分为M75和M70两个牌号［3］。采用烧结莫来石和电熔莫来石制备的耐火材料各具特点：烧结莫来石的晶粒更加细小，故用其制备的莫来石砖具有更高的强度，1 400℃时的高温抗折强度比用电熔莫来石生产的莫来石砖高1倍以上；电熔莫来石具有更佳的高温体积稳定性，故以其制备的耐火材料在高温下长期使用不易变形，且表现出较好的抗热震性［4］。

基于以上优点，以莫来石为原料制备的莫来石复合耐火材料作为各种窑炉的内衬和高温窑具，被广泛应用于冶金、陶瓷、水泥、玻璃、石化、电力等领域［5］。除了上述传统应用领域外，近年来，以莫来石为主要原料制备的材料已逐步应用于航天和军工领域。为此，在本文中综述了莫来石在冶金、陶瓷、航天、军工等领域的应用进展。

1 在陶瓷行业中的应用

窑具（匣钵、棚板、推板等）是在工业窑炉中在焙烧过程中对焙烧坯件起间隔、支托、承垫、保护等作用的器具。传统的陶瓷制品（建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、先进陶瓷）的烧成所使用的窑具，因在承载条件下经受从室温到烧成温度的多次循环，需具有良好的力学性能和抗热震性；新能源领域的锂电池正极材料的烧成所使用的窑具，除具有优良的力学性能和抗热震性，还应具有优异的抗侵蚀性能。高性能窑具的研制对烧成优质产品具有重要意义。由于电熔莫来石具有良好的抗热震性，因此高纯电熔莫来石是制备高品质窑具的最佳原料［4］。

1.1 莫来石-刚玉窑具

莫来石-刚玉耐火材料是目前窑具的主流材料之一，具有良好的高温强度、抗热震性和化学稳定性，特别适用于承烧软磁体（铁氧体）材料和电绝缘陶瓷。陈桂华等［6］以M75电熔莫来石和电熔刚玉为骨料，以铝胶、α-Al2O3微粉和SiO2微粉为结合基质，制备出抗热震性良好的莫来石-刚玉高温推板，经2次热震（1 100℃，水冷）后的抗折强度保持率为78%，经23次热震后未发生断裂。侯晓静等［7］以板状刚玉颗粒、细粉和电熔莫来石颗粒为主要原料制备出抗热震性优异的刚玉-莫来石窑具，经3次热震（1 100℃，空冷）后的常温抗折强度保持率可达100%，同时，该材料具有较高的高温抗折强度（1 400℃时为22.8 MPa）。寿科迪等［8］发现在以板状刚玉和电熔莫来石为主要原料制备的刚玉-莫来石耐火材料中引入锆英石，可进一步提高刚玉-莫来石窑具的抗热震性，抗热震性提高的机制为：锆英石在烧成过程中分解为ZrO2和SiO2，一方面SiO2从ZrO2聚集体向外迁移，在SiO2的位置上产生了封闭气孔；另一方面，ZrO2聚集体与周围莫来石基体由于热失配而产生的环状微裂纹能够分散热震循环时产生的应力。

在莫来石原料方面，张永晨等［9］通过对比分别以相同加入量的微晶莫来石和普通电熔莫来石为原料制备的莫来石-刚玉推板性能，发现2种推板的耐压强度相似，但在抗热震性方面，以微晶莫来石为原料制备的推板的热震次数比以普通电熔莫来石为原料制备的推板的高20%，这是由于电熔微晶莫来石的内部微观结构有利于吸收热应力，提高抗热震性。

1.2 莫来石-堇青石窑具

堇青石的热膨胀系数较低（室温至1 000℃，2.5×10-6℃-1），具有优异的抗热震性。堇青石的热膨胀系数小于莫来石的，由于二者的热膨胀系数不匹配，使得在两相界面处易形成微细裂纹，从而有利于提高莫来石-堇青石材料的抗热震性［10］。棚板作为支撑瓷件的专用窑具，材质多为堇青石-莫来石复合材料。方斌祥等［11］以M60莫来石和堇青石为主要原料，以糊精为结合剂，制备出一种高强度堇青石-莫来石棚板，在1 200℃时的高温抗折强度可高达17.7 MPa，因为材料的骨架由莫来石和堇青石骨料组成，两者由莫来石、堇青石和低铝高硅氧玻璃相组成的“连接桥”牢固连接，这种结构有利于提高材料的高温力学性能。虽然莫来石-堇青石耐火材料具有良好的性能，且对瓷件低污染，但堇青石熔点较低，通常其制品的最高使用温度＜1 350℃［12］。

随着新能源汽车、电子移动设备和储能领域等的发展，锂电池的需求日益增加，其正极材料烧成用的窑具也日趋受到关注。目前，常用的锂电池正极材料有LiCO3、LiOH和LiCoO2等碱性材料，对其烧成用的匣钵具有一定的侵蚀性，加之冷热循环的制备过程，与普通陶瓷烧成用窑具相比，对锂电池正极材料烧成用窑具在化学稳定性和抗热震性方面提出了更高的要求［13］。莫来石具有较强的抗Li＋和Co3＋离子腐蚀的能力，适合作为锂电池正极材料烧成用窑具的原料。Zhai等［14］通过研究电池正极材料对莫来石质匣钵的侵蚀机制发现，Li2O与莫来石反应生成的反应产物LiAlSiO4和LiAlSi2O6与匣钵材料之间的热膨胀失配导致微裂纹产生，从而使匣钵表面剥落而损毁。说明单相莫来石质匣钵的抗侵蚀性并不理想。为改善锂电池正极材料烧成用单相莫来石质匣钵的性能，单峙霖等［15］以M70莫来石和堇青石为骨料制备莫来石-堇青石匣钵材料，发现材料在侵蚀过程中形成了一层能抵抗正极材料侵蚀的反应保护层，其具有良好的抗Li＋和Co3＋离子侵蚀的能力。解华婧等［16］研究了以碱式碳酸钴和碳酸锂为原料合成正极材料LiCoO2对莫来石-堇青石质匣钵的侵蚀机制，指出Li2CO3分解产生的LiO2能够与莫来石和堇青石反应生成LiAlO2、β-LiAlSiO4和Li4SiO4，侵蚀反应产生的体积变化和原始物相与反应产物的热膨胀失配使材料内部产生横向微裂纹且表面出现剥落。但随着侵蚀反应的进行，莫来石和堇青石颗粒与基质熔融为一体，渗透层较侵蚀前更为致密，阻碍了LiO2进一步扩散，匣钵因此具有较强的抗侵蚀性。陈洋等［17］以电熔莫来石和堇青石为主要原料，制备出在800℃具有良好抗Li2（Ni0.8Co0.1Mn0.1）Ox侵蚀，且经5次热震（1 100℃，水冷）后的常温抗折强度为3.0～4.5 MPa的堇青石-莫来石质匣钵。陈宁等［18-19］以莫来石和堇青石为主要原料制备出一种特别适用于锂离子电池正极材料烧成用的莫来石-堇青石窑具，其常温抗折强度和耐压强度分别达到9.5和58.8 MPa，1 100℃时的高温抗折强度为11.4 MPa。赵孟喜等［20］以低成本M60莫来石和堇青石为原料，以蜡混合剂为结合剂，通过热压注模成型法制备出适用于锂电池烧成用莫来石-堇青石匣钵。

在莫来石-堇青石材料体系中，引入镁铝尖晶石或钛酸铝可进一步提升材料的性能。Zhai等［21］指出镁铝尖晶石与电池材料的反应最轻，具有更佳的抗锂侵蚀性。因此，莫来石-堇青石-镁铝尖晶石材料体系具有更佳的抗侵蚀性［22］。刘鹏程等［23］以M70莫来石、堇青石和电熔镁铝尖晶石为主要原料制备出具有良好力学性能的莫来石-堇青石-镁铝尖晶石匣钵。徐海森［24］以M70莫来石为骨料，通过原位合成堇青石和尖晶石，制备出一种具有抗钴酸锂侵蚀和抗热震性良好的莫来石-堇青石-尖晶石匣钵材料。赵英娜等［25］发现在莫来石-堇青石耐火材料中引入钛酸铝可提高材料的抗热震性，经5次热震（1 100℃，水冷）后材料的常温抗折强度达9.4 MPa。

1.3 莫来石-钛酸铝窑具

与堇青石相比，钛酸铝具有更低的热膨胀系数（室温至1 000℃，1.5×10-6℃-1）和更高的熔点，是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种材料［26］。当莫来石和钛酸铝配合使用时，可获得抗热震性好和使用温度高的莫来石-钛酸铝窑具。Huang等［27］研究表明，在钛酸铝基体中掺入莫来石能提高钛酸铝的晶格稳定性，进而阻止钛酸铝的分解。Kim等［28］发现钛酸铝材料中存在莫来石时，钛酸铝不易分解，其稳定性可达80%。

为解决钛酸铝作为高温窑具材料强度较低的问题，尹洪峰等［29］等以M60莫来石、工业氧化铝、氧化钛和苏州土等为原料，原位合成了具有良好的抗热震性和较高的高温抗折强度（1 400℃，11.4 MPa）的莫来石-钛酸铝窑具，适合作为硬磁材料的烧成窑具。任耘等［30］以M60莫来石、钛白粉、工业氧化铝、苏州土等为原料，原位合成了使用温度低于1 400℃、产品承重≤8 kg的莫来石-钛酸铝窑具。由于莫来石和钛酸铝的热膨胀系数不匹配，材料内部形成的微裂纹能够减缓热震环境下所受的应力集中，降低材料中导致热震断裂的弹性应变能，因此提高了材料的抗热震性。该莫来石-钛酸铝窑具可部分取代价格较高的莫来石-刚玉窑具作为软磁材料烧成用承烧板，同时在低温段（≤1 250℃）也可取代莫来石-堇青石窑具用于日用瓷、建筑瓷、卫生瓷和美术瓷的烧成。

1.4 莫来石-碳化硅窑具

碳化硅具有强度高、热导率大、耐磨损、抗化学腐蚀等性能［31］，因此碳化硅质窑具具有优异的抗热震性，较高的耐磨性及常温、高温强度。但碳化硅在1 300℃以上氧化较为显著，因而碳化硅质推板的应用温度受到限制。为改善碳化硅质窑具的抗氧化性能，石锦雄等［32］以碳化硅、M70烧结莫来石和SiO2微粉为原料，制备了碳化硅-莫来石质窑具。随莫来石加入量由5%（w）增加到25%（w），经1 300℃在空气中煅烧后，窑具的抗氧化性和抗热震性改善。

2 在冶金工业中的应用

以莫来石为主要原料制备的莫来石砖，具有热膨胀系数小、蠕变率低、高温强度高、抗热震性好和抗化学侵蚀性强等特点，可用于鼓风炉、连铸、热风炉的拱顶和燃烧室的中上部等，还可作为陶瓷燃烧器用砖。含有莫来石的不定形耐火材料也具有良好的抗热震性和力学性能等，被用于高炉、钢包永久衬、中间包、点火保温炉、铁水脱硫喷枪等［33］。

2.1 莫来石-刚玉耐火材料

莫来石-刚玉砖具有高密度、低孔隙率、高强度和良好的抗铁水、炉渣侵蚀性等性能，是高炉陶瓷衬垫、炉墙、风口、炉底的理想耐火材料［34］。莫来石-刚玉浇注料可用作高炉热风炉和加热炉等内衬材料。

莫来石原料对莫来石-刚玉耐火材料具有重要影响。和弦等［35］发现，莫来石原料的纯度影响着莫来石-刚玉耐火砖的性能，以高纯烧结莫来石为原料制备的刚玉-莫来石砖具有优良的抗碱蒸气和抗CO侵蚀能力，适合在热风炉等高温还原气氛的工况下使用。张永晨等［9］指出，与以电熔莫来石为骨料制备的莫来石-刚玉浇注料相比，以微晶莫来石为骨料制备的莫来石-刚玉浇注料具有更高的常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度，以及更佳的抗热震性。

由莫来石和刚玉为主要原料制备的浇注料，一方面浇注料内部的莫来石网络结构有利于提高材料的抗热震性；另一方面由于莫来石和刚玉相差较大的热膨胀系数而产生的微裂纹不仅能吸收材料的弹性应变能，降低驱动主裂纹扩展的能量，而且还能分散和偏转主裂纹，从而提高浇注料的抗热震性。李志刚等［36］研究发现，在硅溶胶结合刚玉浇注料中引入25%（w）的M75电熔莫来石，能够降低其弹性模量；同时，加入的莫来石借助高温液相的传质彼此相连，形成莫来石网络结构，增强浇注料的强度。蔡玮等［37］以板状刚玉和M70烧结莫来石为主要原料，以CA80水泥为结合剂，开发出抗热震性优良的转炉无水副枪用刚玉-莫来石浇注料，经3次热震（1 100℃，水冷）后的抗折强度保持率为48%。李洪波等［38］以M45烧结莫来石、M70电熔莫来石和刚玉为主要原料，以纯铝酸钙水泥为结合剂，制备出脱硫喷枪用莫来石-刚玉浇注料。秦振敏等［39］以M70莫来石、刚玉粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉等为主要原料，以纯铝酸钙水泥为结合剂，研制出一种不需振动即能自行流动、脱气和摊平的莫来石-刚玉自流浇注料。将研制的自流浇注料应用于蓄热式加热炉（蓄热式上部炉墙、压火梁和端墙下部），施工速度比振动浇注料提高了1～2倍，且施工时无噪音。材料使用8个月后无开裂剥落现象，喷火孔整体性完好。

为解决水泥结合莫来石-刚玉浇注料在窑炉内衬使用中存在的固化后养护（2～3 d）及烘炉（7 d）时间长、烘炉中易造成炉衬爆裂等问题，采用硅溶胶为结合剂。熊继全等［40］以M60莫来石和电熔板状刚玉为主要原料，以硅溶胶为结合剂，研制出硅溶胶结合莫来石-刚玉浇注料，将其应用于武钢炼铁厂的高炉风口及武钢烧结厂点火炉的炉顶及侧墙，该浇注料可实现0.5 d拆模，1 d烘炉。彭云涛等［41］以莫来石、刚玉、α-Al2O3微粉等为原料制备出一种点火炉用硅溶胶结合莫来石-刚玉浇注料，将其应用于武汉钢铁集团烧结厂点火炉，该浇注料一次性施工厚度最大为650 mm，解决了水泥结合莫来石-刚玉浇注料因防止烘烤中爆裂而设置施工厚度300 mm的局限，因此提高了施工效率，同时缩短了点火炉改造时间。谢大勇等［42］以刚玉和M60莫来石为主要原料，以硅溶胶为结合剂，研制出一种高炉热态修补用刚玉-莫来石快干浇注料，该浇注料修补了武钢高炉风口和烧结厂点火炉炉顶、侧墙以及新余钢厂高炉热风总管三岔口工作衬。为了修复石灰回转窑的耐火内衬，李少华等［43］以刚玉和莫来石为主要原料，开发出一种体积稳定性和抗热震性良好的硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料，在石灰回转窑使用1 a后筒体修补部位状态良好，表面温度低于100℃，延长了回转窑的使用寿命。

为了避免水泥结合剂引入的CaO在高温下形成低熔点物及CaO对莫来石产生分解作用而造成的材料性能降低等问题，ρ-Al2O3结合剂也常被用来制备具有高温性能的莫来石-刚玉浇注料。王德军等［44］以M70莫来石和板状刚玉为主要原料，以ρ-Al2O3替代铝酸钙水泥为结合剂，制备出中间包包盖用ρ-Al2O3结合莫来石-刚玉浇注料。与铝酸钙水泥结合中间包包盖相比，ρ-Al2O3结合的中间包包盖使用后裂纹、剥落较少，使用寿命提高50%以上。王义龙等［45］以M60莫来石颗粒和棕刚玉细粉为主要原料，以ρ-Al2O3为结合剂，制备出1 400℃时高温抗折强度为9.8 MPa的莫来石-刚玉浇注料。李洪波等［46］以M45烧结莫来石、M70电熔莫来石和刚玉为主要原料，ρ-Al2O3为结合剂，制备出具有良好抗渣性的脱硫喷枪用莫来石-刚玉浇注料。

此外，在莫来石和刚玉的基础原料上，再引入其他耐火原料，可以进一步提升莫来石-刚玉耐火材料的性能。以电熔莫来石、电熔刚玉和氧化铝为原料制备的钢包底吹透气砖具有良好的抗热震性，但抗渣性较差，引入电熔尖晶石，其抗渣性明显提升［47］。蔡玮等［48］研究发现，在硅溶胶结合莫来石-刚玉浇注料中添加适量的碳化硼，可以进一步提升浇注料的常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗热震性能。

2.2 莫来石-堇青石耐火材料

为满足陶瓷燃烧器用耐火材料抗热震性好、抗冲刷、耐高温、抗侵蚀、荷重软化温度高等需求，朱新军等［49］以M70烧结莫来石、M70电熔莫来石和堇青石为主要原料，通过浇注-离心成型工艺，制备出莫来石-堇青石质陶瓷燃烧器用组合砖。将其应用于热风炉陶瓷燃烧器，该砖性能良好，能满足大中型热风炉燃烧器的使用需求。

焦炉炉门衬砖需具有好的耐磨性、体积稳定性、抗结碳性和抗热震性等。李宏伟等［50］以M70烧结莫来石和堇青石为主要原料，以铝酸盐水泥为结合剂，制备出一种线膨胀率低、气孔率低、抗热震性好的莫来石-堇青石预制砖。将该预制砖应用于日本新日化大型焦炉炉门，使用1 a后，预制砖表面光滑、无裂纹。

2.3 莫来石-矾土耐火材料

以莫来石和铝矾土为主要原料制备的浇注料，用水量少，并且在较宽的温度范围内都展现出较高的力学强度［51］。夏昌勇等［52］以矾土骨料和M75烧结莫来石细粉为主要原料，纯铝酸钙水泥为结合剂，制备出一种供烧结点火炉用矾土-莫来石浇注料，将该浇注料应用于马钢、本钢、武钢等点火炉的炉顶、隔墙和点火段的侧墙，材料使用效果良好，点火炉内衬无大的剥落和开裂，部分点火炉的服役时间超过4 a。

为了进一步提升莫来石-矾土基浇注料的耐磨性和抗热震性，笔者等［53-54］以M60莫来石、铝矾土和碳化硅为主要原料，铝酸钙水泥为结合剂，制备出一种具有优良力学性能和耐磨性能的莫来石-矾土-碳化硅浇注料。笔者等［55-56］还以M60莫来石、铝矾土和堇青石为主要原料，铝酸钙水泥为结合剂，制备出一种具有良好抗爆裂性和抗热震性的莫来石-矾土-堇青石浇注料。该浇注料可解决炉衬初始加热时易爆裂的问题。

2.4 莫来石-镁铝尖晶石耐火材料

镁铝尖晶石具有优异的抗热震性、耐腐蚀性和耐磨性［57］。Khalil等［58］研究发现，在莫来石基浇注料中引入纳米镁铝尖晶石，由于莫来石和镁铝尖晶石之间的热膨胀系数失配，导致在尖晶石周围产生张紧环应力并且在基体中形成微裂纹，这有利于增强材料的内部结构，从而限制裂纹的扩展。因此，制备的莫来石-镁铝尖晶石浇注料具有良好的抗热震性。

2.5 莫来石-碳化硅耐火材料

碳化硅具有强度高、热导率大、耐磨损等性能，可与莫来石结合制备性能优良的莫来石-碳化硅浇注料。王亚娟等［59］以M70莫来石和碳化硅为主要原料，以纯铝酸钙水泥为结合剂，制备出1 400℃下高温抗折强度为10 MPa的莫来石-碳化硅湿法喷射浇注料。该湿法喷射浇注料具有良好的流变性能，表现为屈服值和表观黏度都较小的假塑性流体，适合泵送管道输送，可应用于钢包、电炉、高炉、鱼雷罐等窑炉。刘龙等［60］指出在莫来石-碳化硅浇注料中添加6%（w）的锆英石能进一步提高莫来石-碳化硅浇注料的耐磨性能，使其适用于对抗热震性和耐磨性有严苛要求的衬里部位。

2.6 莫来石结合刚玉-碳化硅耐火材料

为了解决普通结合剂（如铝酸钙水泥）结合的刚玉-碳化硅浇注料高温性能降低的问题，张战营等［61］以刚玉和碳化硅为骨料，以M70莫来石粉、Al2O3微粉和SiO2微粉为结合基质，制备出一种莫来石结合刚玉-碳化硅无水泥浇注料。因基质中引入莫来石粉经烧结后可在浇注料内部形成柱状莫来石的网状结构，因此提高了刚玉-碳化硅浇注料的常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗热震性能。

3 在航天工业中的应用

火箭发射平台是关键的地面设备之一。在火箭发射起飞过程中，发动机的燃气流逐渐从导流槽作用于发射平台的导流孔侧壁及发射平台上表面，发射平台因此受到燃气流的烧蚀与冲击。为了确保在火箭发射过程中发射平台主体结构不被烧蚀破坏，发射平台的金属结构必须通过热防护材料进行有效保护［62］。

针对中国现役规模最大的长征五号运载火箭的发射工况，笔者等［63］以莫来石和堇青石等为主要原料，铝酸盐水泥为结合剂，研制出一种适用于长征五号火箭发射平台热防护的耐火材料，具有良好的耐烧蚀和隔热性能。在金属钢板上涂覆30 mm厚的该耐火材料，经缩比试验发动机模拟燃气流烧蚀后的平均线烧蚀率为0.86 mm·s-1，金属钢板背温温升约为30℃。将研制的耐火材料应用于海南文昌卫星发射中心的长征五号火箭发射平台上，火箭发射后的使用表明，材料能够承受长征五号运载火箭4个助推器里的8台120 t液氧煤油发动机和芯级火箭里的2台氢氧发动机共10台发动机同时点火的燃气流烧蚀与冲刷，发射平台金属结构背温温升约70℃，耐火材料的脱落面积小于总面积的10%。

4 在军工领域中的应用

在舰船装备发射过程中，甲板表面的环氧防锈漆会受到装备发射尾焰的炙烤和喷吹而失效，从而失去了对甲板的防护作用。为了提高舰船的使用率，减少舰船返厂维修的次数，需要对舰船甲板进行有效防护。同时，由于舰船服役于海洋的特殊自然环境中（高盐雾、高湿、高紫外线照射）［64］，防护材料的选择尤为重要。

针对舰船甲板的服役工况，笔者等［65］研制出一种双层结构的耐烧蚀涂层。该涂层底层以环氧树脂为主要原料、表层采用莫来石为基体的不定形耐火材料，具有良好的涂抹施工性。厚度为15 mm的耐烧蚀涂层经缩比试验发动机模拟燃气流烧蚀后的平均线烧蚀率为1.16 mm·s-1，金属钢板背温温升约为35℃。同时，该耐烧蚀涂层具有良好的耐盐雾性能和抗老化性能，满足海洋特殊自然环境中的应用。研制的莫来石基不定形耐火材料有望减少舰船甲板的热烧蚀和热冲击，从而确保装备发射的可靠性。

5 在其他领域中的应用

除上述应用领域外，以莫来石为原料制备的高性能耐火材料还被应用于玻璃、水泥、石化、电力等领域的高温设备中。电熔莫来石可用于制备玻璃窑体炉衬砖、无碱玻璃沉淀池莫来石砖；以莫来石为原料制备的石锡槽砖是浮法玻璃窑成型阶段筑炉用的一种关键耐火材料［66］；采用莫来石制备的莫来石-刚玉浇注料也被应用于玻璃窑。以低铝莫来石（M45）为主要原料制备的低铝耐碱莫来石砖，具有良好的抗碱侵蚀性、抗热震性、耐高温性，较高的荷重软化温度，较低的体积密度和热导率，不仅适用于水泥回转窑预热带、安全带、三次风管、烧成带、冷却带等［67-68］，也可应用于活性石灰煅烧、铬盐焙烧、碱-石灰烧结法生产氧化铝等回转窑［69］，能够实现窑炉轻型化，减少筒体热损失，具有节能降耗的作用；以莫来石为主要原料制备的莫来石基浇注料则被应用于水泥回转炉窑口、水泥窑盖、三风管机头冷机等部位［70］。莫来石基耐火浇注料还可应用于石化液态催化转炉等石化工业［71］。

6 结语与展望

莫来石复合耐火材料作为各种窑炉内衬在冶金、陶瓷、水泥和石化等传统领域已获得广泛应用。归纳莫来石复合耐火材料的主要应用，见表1。由于这些设备处于高温、高压的环境中，莫来石耐火材料需具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性，可以有效地延长设备的使用寿命和提高生产效率。今后莫来石在耐火材料中应用的发展趋势主要体现在以下几点：

表1 莫来石复合耐火材料的应用

（1）拓展莫来石质耐火材料的应用领域。除传统高温工业领域，莫来石质耐火材料已在航天、军工等领域崭露头角。但目前莫来石质耐火材料在这些领域的应用颇为局限，今后将继续推广其在航天、军工等领域的应用。

（2）促进轻质莫来石原料的开发。随着节能减排的推进，轻质、隔热耐火材料的研制对降低窑炉热损失、提高工作效率具有重要意义。以轻质莫来石制备的耐火材料不但具有良好的高温性能，同时还具有较好的隔热效果，且具有良好高温性能的轻质隔热耐火材料的使用可以减薄甚至取消工作层。以轻质莫来石为原料制备的耐火浇注料能够解决以珍珠岩、蛭石或陶粒等为原料制备的轻质耐火浇注料使用温度低、无法在高温下直接接触火焰作为工作衬里使用的难题。因此，气孔率大、体积密度小、热导率低、强度高的轻质莫来石的开发对研制节能降耗、具有良好高温性能的轻质隔热耐火材料起到积极地促进作用。

（3）加强纳米莫来石在耐火材料中的应用。近年来，纳米技术在耐火材料中已成功应用，并不断获得材料性能上的突破。纳米莫来石粉体的使用可进一步改善耐火材料的性能，未来纳米莫来石将在耐火材料中发挥越来越重要的作用。