高温窑炉用耐火材料从重质刚玉砖、铬刚玉砖发展为体积密度较低的氧化铝空心球砖，其保温性能好，材料重量轻，具有良好的耐高温性能，逐渐取代重质刚玉砖。但氧化铝空心球砖热震稳定性较差，体积密度较大，特异型产品生产困难。根据高温窑炉的使用条件，郑州驹达新材料科技有限公司研制生产了隔热性能好、耐高温、热稳定性好的刚玉莫来石轻质隔热砖。体积密度小、强度高、导热系数低、外观规整、颜色洁白，具有良好的保温节能性能和抗剥落能力，是各种裸焰明烧窑炉的良好内衬材料。
1 研制过程
一般轻质隔热保温性能好，耐高温性能较差;氧化铝空心球砖耐高温性能好，但其相组成主要为刚玉相，热稳定性较莫来石低，在保证氧化铝空心球砖的耐高温性能，强度高的基础上加以调整及改进，采用以刚玉为注料，添加了莫来石成分，研制了以刚玉为主晶相，莫来石为结合相的刚玉莫来石轻质隔热砖。
1.1 原料
1.2 采用高档刚玉为主原料，加入部分α-Al2O3及低铁高塑性的粘土，高温时生成部分莫来石，以刚玉相为主晶相，莫来石相为结合相，并加入蓝晶石族原料为膨胀剂，保证了产品烧后的体积稳定，可塑法成型。添加物燃尽法生产的刚玉莫来石轻质砖是在配料中添加一部分可燃物，如木屑、聚苯乙烯球、焦炭等，在烧成时，可燃物燃烧后产生气孔，因此降低砖的体积密度，用此方法可制成体积密度要求较小的轻质砖。采用的添加燃尽物为木屑和聚苯乙烯球，木屑经1mm筛选，不杂质;聚苯乙烯球的直径2~0.5mm，外观洁白，粒状，粒度均匀，原料指标见表1。
表1 原料成分 %
按表2中的配方进行配料。配料时，按比例将刚玉、氧化铝、粘土、膨胀剂加入搅拌机内干混3~5min，然后加入可燃物及结合剂(外加)，边加入边搅拌，混匀后出碾。
表2 原料配料 %
1.3 成型
采用挤泥法成型。经试验，上述配方中2#配方的理化指标及高温性能较其他配方好，因此采用2#配方生产。生产时，先试挤出一块砖坯，检测砖坯的体积密度，经量尺、灼烧后根据灼余量计算出成品砖的体积密度，此方法为砖坯体积密度检测法。经检测体积密度合格后就可投入生产，如果检测体密不合格可及时会碾，添加可燃物或混合粉，合格后继续生产。用此方法检测后的砖坯体密合格率高，成品体积密度均在要求范围内。成型后的湿坯经50~60℃干燥24h;再经100~110℃干燥48-72h，干后砖坯中心残余水分≤2.0%。
1.3烧成
砖坯干燥后用梭式窑烧成。装窑前把砖坯进行预磨，根据烧成收缩率将砖坯放尺，可降低烧后磨销量，节省原料，增加装窑量。装窑时采用侧装方法，有利于烧成时可燃物排除，装窑时砖坯码放均匀，火道一致。烧成温度控制在1600±10℃，保温8h。烧成曲线如图1。
图1 烧成曲线图
烧成过程需注意的几点：
(1)烧成前期，尤其300~600℃期间是可燃物烧阶段，需缓慢升温，以利于可燃物排出，否则将使可燃物碳化，砖体呈黑色。
(2)保温阶段，需按曲线要求时间保温，保温时温差要小，因轻质砖保温效果好，易造成偏温，保证各温度点均在保温温度范围内才开始保温。
(3)放冷阶段，放冷速度不能过快，否则易造成砖炸裂。
1.4 冷加工
烧成后的荒坯根据要求可磨制成不同形状尺寸的砖型，磨后的砖外形规整，尺寸准确。用此方法生产的刚玉莫来石轻质隔热砖可制作外形复杂、按用户要求的各种形状的异型砖并保证尺寸准确。
对生产的刚玉莫来石轻质砖成品进行外观质量检验和理化性能检测，其外观洁白，棱角分明，尺寸准确。其理化指标见表3。
表3 刚玉莫来石轻质砖和氧化铝空心球砖理化指标对比
2 结果分析
采用复合添加物为燃尽物，木屑能吸水，有助于传递水分，可放回砖坯开裂，容易烧尽，且能起到填充珠粒间隙，降低体积密度的作用;聚苯乙烯珠粒干燥收缩小，成品尺寸准确，两者复合使用效果好，坯体烧后大气孔被小气孔包围，组织结构合理，导热系数低;采用砖坯体积密度检测预算法，保证了成品砖体积密度的准确率，能生产不同体积密度的产品;在刚玉相中增加部分莫来石相，提高了材料的热稳定性。
3 结语
研制生产的刚玉莫来石轻质隔热砖首先试用于某窑炉公司的使用温度1600℃高温梭式窑的工作衬，使用效果较好，现仍在使用。生产的刚玉莫来石轻质砖已在国内许多高温窑炉使用。如梭式窑、隧道窑、抽屉窑的直接接触火焰的工作衬得到广泛应用，使用温度1500~1750℃，使用效果好，完全替代了氧化铝空心球。与氧化铝空心球砖相比，刚玉莫来石轻质砖原料成本低，与氧化铝空心球砖相比，刚玉莫来石轻质砖原料成本低，价格比氧化铝空心球砖低，且体积密度小，使用成本大大降低，是现代高温窑炉的首选材料。