磷酸盐高铝砖是一种在高温工业中非常重要的不定形耐火材料。
核心定义
磷酸盐高铝砖 是指以高铝矾土熟料（Al₂O₃含量通常 > 48%）为骨料和粉料，以磷酸或磷酸盐溶液（如磷酸二氢铝）作为结合剂，经过混炼、成型、干燥和热处理（通常在400-600℃）而制成的一种化学结合耐火砖。
它与传统的水泥或陶瓷结合砖不同，其强度主要来源于磷酸与氧化铝发生的化学反应生成磷酸铝化合物，从而产生强大的结合力。
主要特点
1. 高强度和耐磨性：
· 磷酸盐与氧化铝反应形成的磷酸铝网络结构，使其在常温、中温和高温下都具有很高的机械强度。
· 这一特性使其成为优良的耐磨耐火材料，特别适用于承受物料冲刷和机械磨损的部位。
2. 优异的热震稳定性：
· 其化学结合键（P-O-Al键）在温度变化时具有一定的韧性，能够缓冲热应力，因此抗热震性能优于许多陶瓷结合的耐火砖。不易因温度的急剧变化而产生裂纹或剥落。
3. 良好的耐高温性能：
· 虽然其使用温度（通常为1400-1500℃）低于一些纯氧化物或高级陶瓷材料，但对于大多数工业窑炉而言已经足够。其荷重软化温度较高。
4. 中温强度不降低：
· 这是其相对于水玻璃结合或某些水泥结合材料的显著优点。普通耐火材料在800-1200℃的中温区间强度会因结合相变化而下降，而磷酸盐结合砖在此温度区间仍能保持高强度。
5. 耐化学侵蚀性：
· 对酸性炉渣和气体有较好的抵抗能力。但不耐碱性和碱性炉渣的侵蚀。
制造工艺简介
1. 原料准备：将高铝矾土熟料破碎、筛分成不同粒级的骨料和细粉。
2. 混炼：将骨料、粉料与配制好的磷酸或磷酸盐溶液在混炼机中充分搅拌，使其均匀混合。
3. 成型：通常采用高压压砖机（如摩擦压砖机）压制成所需的砖坯形状。
4. 干燥与热处理：
· 砖坯需要在低温（如110℃左右）下进行充分干燥，以去除物理水。
· 随后在更高的温度（400-600℃）下进行热处理。这个过程中，磷酸盐与氧化铝发生化学反应，形成稳定的化学结合，从而获得最终的强度。这个过程被称为“热化学处理”而非“烧结”。
主要应用领域
由于其优异的耐磨性和热震稳定性，磷酸盐高铝砖被广泛应用于以下工业窑炉的关键易损部位：
· 水泥回转窑：前窑口、冷却带、窑尾预热器等温度变化大、有物料冲刷的部位。
· 钢铁工业：高炉炉喉、热风炉燃烧器、鱼雷罐车内衬等。
· 玻璃窑炉：蓄热室格子体、烟道等。
· 有色金属冶炼炉：如反射炉、熔铜炉的某些部位。
· 循环流化床锅炉：炉膛内衬、旋风分离器等磨损严重区域。
· 陶瓷窑炉：窑车面砖、喷嘴砖等。
注意事项与局限性
1. 不能用于碱性环境：磷酸铝是酸性结合剂，会与碱性物质（如K₂O, Na₂O, CaO等）发生反应，导致结构破坏，强度急剧下降。
2. 储存要求：砖坯在热处理前不能受潮，否则会影响其最终性能。
3. 烘炉制度：使用前需要严格按照烘炉曲线进行烘烤，以确保结合剂充分反应并排除残余水分，避免爆裂。
4. 使用温度限制：在过高温度（如超过1500℃）下长期使用，磷酸铝结合相会分解，导致强度下降。
总结
磷酸盐高铝砖是一种通过化学结合获得高性能的耐火材料，它完美地结合了高铝原料的耐火性能和磷酸盐结合剂带来的高强度、高耐磨性和优异的热震稳定性。尽管它不耐碱且使用温度有一定上限，但在其适用的工况下（特别是中低温耐磨、热震频繁的环境），它是一种性价比极高、不可替代的关键耐火材料。
