隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的空心球材料在國內(nèi)外已經(jīng)引起了各方面的注意，在國外已經(jīng)有玻璃、陶瓷及炭素材質(zhì)的空心球，并開始應(yīng)用在許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中。

用此種空心球制成的耐火磚或不定型耐火材料，除了耐高溫、保溫性能好以外，還具有較好的熱震穩(wěn)定性和較高的強(qiáng)度。因空心球材料的體積密度小、熱容小，可以提高高溫爐的熱效率，縮短生產(chǎn)周期，還能大大地減輕爐體的重量。它可直接作為高溫窯爐的內(nèi)襯。氧化鋁空心球及其制品能在1800℃以下長(zhǎng)時(shí)間使用。在高溫下也具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐侵蝕性。在氫氣氣氛下使用非常穩(wěn)定。

將氧化鋁原料用電弧爐熔融至2200℃左右，將溶液傾倒出，與此同時(shí)，用高壓空氣吹散液流，使溶液分散成小液滴，在空中冷卻的過程中，因表面張力的作用即成氧化鋁空心球(圖所示)。

將所得的空心球過篩，除去細(xì)粉和大的碎片、顆粒等，再經(jīng)磁力除鐵，用選球機(jī)除掉破球，將成品氧化鋁空心球包裝，作為成品出廠。

我國于七十年代初期，進(jìn)行了氧化鋁空心球及其制品的研制，目前已有幾家耐火材料廠進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。

制造氧化鋁空心球制品，通常采用70%的氧化鋁空心球與30%的燒結(jié)氧化鋁細(xì)粉，以硫酸鋁結(jié)合，用木模加壓振動(dòng)成型。坯體經(jīng)干燥后，根據(jù)不同情況，采用高溫?zé)苫蜉p燒成為制品。其中某種制品的性能指標(biāo)如圖所示。

氧化鋯空心球及其制品能在更高的溫度下使用，且能在2200℃下能長(zhǎng)時(shí)間使用。氧化鋯的熱傳導(dǎo)率約為氧化鋁的一半，其隔熱性能更好，作為高溫保溫材料，氧化鋯空心球及其制品，將有很大的發(fā)展前途。氧化鋯的熔點(diǎn)為2700℃，是一種高級(jí)耐火材料，但在一定的溫度下，會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，不能穩(wěn)定地使用。對(duì)于穩(wěn)定化的研究在1950年前后就已開始，以后又繼續(xù)對(duì)氧化鋯空心球進(jìn)行了研究。

將鋯英石砂與一定量的焦炭、鐵屑及穩(wěn)定劑石灰石在電弧爐中熔融，使氧化鋯分離。由于有1/3左右的二氧化硅揮發(fā)，用于使SiO2還原的炭量，只有還原全部SiO2需用量的2/3，再加上使ZrO2以外的氧化物還原成金屬所需的炭量。在操作中尚有部分炭被氧化，所以在上述用量以外，還須再增加上述總量的40%。

鐵屑是用來使被還原的硅形成含鐵量為75—85%的硅鐵。其用量為使2/3的硅形成硅鐵所需的數(shù)量，除掉使礦石中氧化鐵還原成鐵的數(shù)量。

作為穩(wěn)定劑的氧化鈣的用量為礦石中氧化鋯含量的3—6%，這樣就能使得50%以上的氧化鋯成為立方晶型。將冷卻后的熔塊粉碎、磁選及篩分，所得穩(wěn)定化氧化鋯有如下組成。ZrO2+CaO：97—90%；SiO2：0.1—0.70%；Fe2O3：0.20—0.70%；TiO2：0.30—1.00%。

再將穩(wěn)定化氧化鋯于傾注式電弧爐中熔融，熔至一定程度時(shí)傾倒熔液，同時(shí)用流速為30米/秒、壓力約為4.5公斤/厘米²的水流沖散熔液，獲得氧化鋯空心球。再經(jīng)磁選、選球等工序，制得成品。對(duì)于氧化鋯空心球的研究試制工作，我國還是剛剛開始。一般將氧化鋯粉碎并與氧化鈣混合，再用三相電弧爐熔融至一定程度，用高壓空氣噴吹制得質(zhì)量較好的氧化鋯空心球。其堆積密度為1.2克/厘米。左右，ZrO2：95.39%；CaO：3.91%。

基本上為立方晶型，少量是單斜型。

將穩(wěn)定的氧化鋯細(xì)粉與氧化鋯空心球配合，得氧化鋯空心球制品。加入結(jié)合劑，壓制成型，經(jīng)高溫?zé)煽芍蒲趸X空心球制品。

氧化鋁空心球及其制品除用作高溫保溫材料外，也有的作為耐火混凝土的輕質(zhì)骨料、填料與化工生產(chǎn)中的觸媒載體等。

氧化鋁空心球制品可以直接作為一般高溫窯爐、熱處理爐及高溫電爐的內(nèi)襯材料。近年來，有的鉬絲爐、二硅化鋁爐等高溫電爐也開始采用氧化鋯空心球制品作為內(nèi)襯材料。

由于氧化鋁空心球制品在氫氣等還原性氣氛中非常穩(wěn)定，國外已經(jīng)將其使用在石油化工生產(chǎn)上，作為氣體分解爐的內(nèi)襯。

我國某地合成氨的二次氣體塔內(nèi)襯是用氧化鋁空心球作為輕質(zhì)骨料與鋁鈣水泥澆灌而成。塔內(nèi)壓力為35公斤/厘米²，反應(yīng)溫度為1200℃，氧化鋁空心球的用量為數(shù)十立方米。另外氧化鋁空心球制品也可用作不銹鋼光亮爐內(nèi)襯耐火磚原料。

氧化鋯空心球及其制品可以直接作為2200—2400℃高溫爐的內(nèi)襯。國外氧化鋯空心球及其制品主要用作超高溫爐的爐襯材料以及真空感應(yīng)爐的充填材料。除此以外還用在連續(xù)鑄鋼用的水口，在電子工業(yè)上用作制造陶瓷電容器，彩色電視機(jī)用的耐高壓電容器的燒成用架子耐火磚。

河南耐火材料廠 http://www.zzhoudd.com