一、耐火材料简介

耐火度高于1580℃的无机非金属材料。耐火度指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。耐火材料与高温技术相伴出现，大致起源于青铜器时代中期。中国东汉时期已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纤维。现代，随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展，具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了应用。

1、耐火材料分类

耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料（1580～1770℃）、高级耐火材料（1770～2000℃）和特级耐火材料（2000℃以上）；按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外，还有用于特殊场合的耐火材料。

现在对于耐火材料的定义，已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。

2、不同耐火材料的化学组成成分

酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅93％以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、耐火材料熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料，含有30％～46％的氧化铝，属弱酸性耐火材料，抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。

　　中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95％以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好，但抗热振性较差，高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品，其热膨胀系数很低，导热性高，耐热振性能好，高温强度高，抗酸碱和盐的侵蚀，不受金属和熔渣的润湿，质轻。广泛用作高温炉衬材料，也用作石油、化工的高压釜内衬。

　　碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的是镁砖。含氧化镁80％～85％以上的镁砖，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。

　　在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料，如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等，难熔化合物材料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高温复合材料，主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。

二、耐火材料行业的技术指标要求

三、常用耐火材料检测标准

01.致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率试验

02.定形隔热耐火制品体积密度和真气孔率试验

03. 耐火材料颗粒体积密度试验

04.致密定形耐火制品透气度试验

05.功能耐火材料通气量试验

06. 致密耐火浇注料抗爆裂性试验

07. 不定形耐火材料试样制备

08. 定形耐火制品常温抗折强度试验

09. 耐火制品高温抗折强度试验

10.耐火材料热膨胀试验

11.耐火材料热膨胀试验

12.致密定形耐火制品试验的制样规定

13. 硅砖定量相分析X射线衍射法

14.含碳耐火制品常温比电阻试验

15. 连铸保护渣粘度试验

16. 连铸保护渣熔化温度试验

17. 连铸保护渣堆积密度试验

18. 连铸保护渣粒度分布试验

19.连铸保护渣水分含量（110℃）测定试验

20. 耐火陶瓷纤维制品回弹性试验

21. 耐火陶瓷纤维制品导热系数试验

22. 耐火材料常温耐磨性试验

23. 绝热板导热系数试验方法（沸腾平板法）

24. 高炉用耐火材料抗渣性试验

25.耐火材料气孔孔径分布试验

26. 耐火浇注料抗热震性试验（压缩空气流急冷法）

27.耐火浇注料抗热震性试验（水急冷法）

28. 耐火浇注料高温耐压强度试验

29. 耐火材料用结合粘土可塑性检验

30.玻璃熔窑用耐火制品试验的制样

31.耐火制品抗热震性试验

32.耐火泥浆荷重软化温度试验（示差－升温法）

33.耐火材料化学成分分析。

四、耐火材料化学成分分析方案

本方案参考 GB/T21114—2007《耐 火 材 料 X 射 线 荧 光 光 谱 化 学 分 析 熔 铸 玻 璃 片 法》，本标准规定了由氧化物组成的耐火材料和陶瓷的化学分析方法,用熔铸玻璃片方法制样,X射线荧光光谱测定。

测量玻璃片中待测元素的 X射线荧光强度。根据校准曲线或方程式来分析,且进行元素间干扰效应校正,以获得待测元素的含量。 由于熔铸玻璃片技术的通用性,只要满足重复性、灵敏度和准确度要求,允许使用各种熔剂和校准模式。

另外根据贵司要求还需要检测耐火材料中的F、N元素，推荐使用离子色谱仪测F元素，采用痒氮氢分析仪测试N元素。

1、主要设备与试剂

高频熔样机、铂金坩埚、电子天平、助溶剂、X荧光光谱仪。

2、制样要求

各种材料允许采用常规化学分析方法所使用的试样研磨方法。为了易于熔融,试样应研磨至足够细,但应低于不致引起污染的限度,通常粒度为100μm 即可。但对难熔样品(如铬矿石),应研磨至60μm。

将经过干燥、研磨并混匀的粉末试样与混合后，放置于专用坩埚中，用熔样机于1000～1200℃高温加热熔融，冷却后获得均匀、光滑、平整的玻璃样片，用X射线荧光光谱仪定量分析。

熔融制样可消除X射线荧光分析中的粒度效应、矿物效应和密度效应等的影响，提高主、次量元素（尤其是轻元素）的测定精度和准确度。

3、标准样片制备

1) 称取助熔剂、试样于铂金坩埚中，用细玻璃棒轻轻混匀。

2) 加入溴化锂溶液，放入自动熔样机。

3) 在1000℃温度下熔样10min，且在熔样过程中进行摇摆使样品混匀。

4) 熔样结束后，将样品倾倒入铂金模具中自然冷却。

5) 样品冷却后，便可将样品从模具中剥离出来，成直径为37.5mm的圆片，并在外侧贴上标签，放入干燥器中，待测。

4、建立测试曲线

制备标准样片后，依据煤灰成分含量特性选择合适的测试条件测定各元素谱线强度，再设置相应的计算方法，建立谱线强度与组分含量的线性关系。

由于样品成分的含量波动范围较大，且来自不同地方的样品组分结构差异性也大。这就导致直接测试需要面临矿物效应，基体效应和制样过程中的颗粒效应。使得常规的能量色散型X射线荧光光谱仪直接测试样品成分，其测试结果误差较大。

因此我们开发了针对不同样品测试的硬件配置（快速熔片制样）、校正体系、专业的解谱算法、及真空测试系统等功能，使能量色散型X射线荧光光谱仪的成分测试性能达到了波长色散型光谱仪的测试性能。建立了完善的耐火材料成分标准测试曲线，各成分的测试曲线如下所示。

5、测试样品

选择制备好的样品，放入测试腔，选择依据标样国标样品建立的测试方法进行测定。 

标准熔片（光滑、无气孔、成分均匀）

准确性测试：

重复性测试结果表：

五、能量色散型X射线分析仪分析原理

1、X荧光光谱仪技术原理

　　X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。

　　元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：

λ=K(Z− s) −2

式中K和S是常数。

　而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：

E=hν=h C/λ

式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。

因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

2、X荧光光谱仪主要用途

　　X荧光光谱仪根据各元素的特征X射线的强度，也可以获得各元素的含量信息。

近年来，X荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。 大多数分析元素均可用其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围为Na到U。并且具有分析速度快、测量范围宽、干扰小的特点。

3、X荧光光谱仪的优点

　　a) 分析速度高。测定用时与测定精密度有关，但一般都很短，2～5分钟就可以测完样品中的全部待测元素。

　　b) X射线荧光光谱跟样品的化学结合状态无关，而且跟固体、粉末、液体及晶质、非晶质等物质的状态也基本上没有关系。（气体密封在容器内也可分析）但是在高分辨率的精密测定中却可看到有波长变化等现象。特别是在超软X射线范围内，这种效应更为显著。波长变化用于化学位的测定 。

　　c) 非破坏分析。在测定中不会引起化学状态的改变，也不会出现试样飞散现象。同一试样可反复多次测量，结果重现性好。

　　d) X射线荧光分析是一种物理分析方法，所以对在化学性质上属同一族的元素也能进行分析。

e) 分析精密度高。

f) 制样简单，固体、粉末、液体样品等都可以进行分析。