莫來(lái)石是Al₂O₃-SiO₂系中唯一穩(wěn)定的二元化合物，化學(xué)式為3Al₂O₃·2SiO₂，理論組成為w(Al₂O₃)=71.8%，w(SiO₂)=28.2%，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗侵蝕性好、抗熱震性好、熔點(diǎn)(1870℃)高、硬度大(莫氏硬度6~7)等優(yōu)異性能。莫來(lái)石多是通過(guò)燒結(jié)法和電熔法人工合成。按照Al₂O₃含量的高低，燒結(jié)莫來(lái)石可分為M75、M70、M60、M45等4個(gè)牌號(hào)，電熔莫來(lái)石可分為M75和M70兩個(gè)牌號(hào)。采用燒結(jié)莫來(lái)石和電熔莫來(lái)石制備的耐火材料各具特點(diǎn)：燒結(jié)莫來(lái)石的晶粒更加細(xì)小，故用其制備的莫來(lái)石磚具有更高的強(qiáng)度，1400℃時(shí)的高溫抗折強(qiáng)度比用電熔莫來(lái)石生產(chǎn)的莫來(lái)石磚高1倍以上;電熔莫來(lái)石具有更佳的高溫體積穩(wěn)定性，故以其制備的耐火材料在高溫下長(zhǎng)期使用不易變形，且表現(xiàn)出較好的抗熱震性。
以莫來(lái)石為原料制備的純莫來(lái)石及其復(fù)合耐火材料作為各種窯爐的內(nèi)襯和高溫窯具，被廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、水泥、玻璃、石化、電力等領(lǐng)域。除了上述傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域外，近年來(lái)，以莫來(lái)石為主要原料制備的材料已逐步應(yīng)用于航天和軍工領(lǐng)域。為此，綜述了莫來(lái)石在冶金、陶瓷、航天、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，并展望了莫來(lái)石在耐火材料應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)。莫來(lái)石在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用
窯具(匣缽、棚板、推板等)是在工業(yè)窯爐中在焙燒過(guò)程中對(duì)焙燒坯件起間隔、支托、承墊、保護(hù)等作用的器具。傳統(tǒng)的陶瓷制品(建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、先進(jìn)陶瓷)的燒成所使用的窯具，因在承載條件下經(jīng)受從室溫到燒成溫度的多次循環(huán)，需具有良好的力學(xué)性能和抗熱震性;新能源領(lǐng)域的鋰電池正極材料的燒成所使用的窯具，除具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗熱震性，還應(yīng)具有優(yōu)異的抗侵蝕性能。高性能窯具的研制對(duì)燒成優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品具有重要意義。由于電熔莫來(lái)石具有良好的抗熱震性，因此高純電熔莫來(lái)石是制備高品質(zhì)窯具的最佳原料。莫來(lái)石-剛玉耐火材料是目前窯具的主流材料之一，具有良好的高溫強(qiáng)度、抗熱震性和化學(xué)穩(wěn)定性，特別適用于承燒軟磁體(鐵氧體)材料和電絕緣陶瓷。陳桂華等以M75電熔莫來(lái)石和電熔剛玉為骨料，以鋁膠、α-Al₂O₃微粉和SiO₂微粉為結(jié)合基質(zhì)，制備出抗熱震性良好的莫來(lái)石-剛玉高溫推板，經(jīng)過(guò)2次熱震(1100℃⇌水冷)后的抗折強(qiáng)度保持率為78%，經(jīng)過(guò)23次熱震后未發(fā)生斷裂。侯曉靜等以板狀剛玉顆粒、細(xì)粉和電熔莫來(lái)石顆粒為主要原料制備出抗熱震性優(yōu)異的剛玉-莫來(lái)石窯具，經(jīng)3次熱震(1100℃⇌空冷)后的常溫抗折強(qiáng)度保持率可達(dá)100%，同時(shí)，該材料具有較高的高溫抗折強(qiáng)度(1400℃時(shí)為22.8MPa)。壽科迪等發(fā)現(xiàn)在以板狀剛玉和電熔莫來(lái)石為主要原料制備的剛玉-莫來(lái)石耐火材料中引入鋯英石，可進(jìn)一步提高剛玉-莫來(lái)石窯具的抗熱震性，抗熱震性提高的機(jī)制為：鋯英石在燒成過(guò)程中分解為ZrO₂和SiO₂，一方面SiO₂從ZrO₂聚集體向外遷移，在SiO₂的位置上產(chǎn)生了封閉氣孔;另一方面，ZrO₂聚集體與周圍莫來(lái)石基體由于熱失配而產(chǎn)生的環(huán)狀微裂紋能夠分散熱震循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。
在莫來(lái)石原料方面，張永晨等通過(guò)對(duì)比分別以相同加入量的微晶莫來(lái)石和普通電熔莫來(lái)石為原料制備的莫來(lái)石-剛玉推板的性能，發(fā)現(xiàn)兩種推板的耐壓強(qiáng)度相似，但在抗熱震性能方面，以微晶莫來(lái)石為原料制備的推板的熱震次數(shù)比以普通電熔莫來(lái)石為原料制備的推板的高20%，這是由于電熔微晶莫來(lái)石的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)有利于吸收熱應(yīng)力，提高了抗熱震性。堇青石的熱膨脹系數(shù)較低(室溫至1000℃，2.5×10⁻⁶℃⁻¹)，具有優(yōu)異的抗熱震性。堇青石的熱膨脹系數(shù)小于莫來(lái)石的，由于二者的熱膨脹系數(shù)不匹配，使得在兩相界面處易形成微細(xì)裂紋，從而有利于提高莫來(lái)石-堇青石材料的抗熱震性。棚板作為支撐瓷件的專用窯具，材質(zhì)多為堇青石-莫來(lái)石復(fù)合材料。方斌祥等以M60莫來(lái)石和堇青石為主要原料，以糊精為結(jié)合劑，制備出一種高強(qiáng)度堇青石-莫來(lái)石棚板，在1200℃時(shí)的高溫抗折強(qiáng)度可高達(dá)17.7MPa，因?yàn)椴牧系墓羌苡赡獊?lái)石和堇青石骨料組成，兩者由莫來(lái)石、堇青石和低鋁高硅氧玻璃相組成的“連接橋”牢固連接，這種結(jié)構(gòu)有利于提高材料的高溫力學(xué)性能。雖然莫來(lái)石-堇青石耐火材料具有良好的性能，且對(duì)瓷件低污染，但堇青石熔點(diǎn)較低，通常其制品的最高使用溫度<1350℃。隨著新能源汽車、電子移動(dòng)設(shè)備和儲(chǔ)能領(lǐng)域等的發(fā)展，鋰電池的需求日益增加，其正極材料燒成用的窯具也日趨受到關(guān)注。目前，常用的鋰電池正極材料有LiCO₃、LiOH和LiCoO₂等堿性材料，對(duì)燒成用的匣缽具有一定的侵蝕性，加之冷熱循環(huán)的制備過(guò)程，與普通陶瓷燒成用窯具相比，對(duì)鋰電池正極材料燒成用窯具在化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性方面提出了更高的要求。莫來(lái)石具有較強(qiáng)的抗Li和Co離子腐蝕的能力，適合作為鋰電池正極材料燒成用窯具的原料。Zhai等通過(guò)研究電池正極材料對(duì)莫來(lái)石質(zhì)匣缽的侵蝕機(jī)制發(fā)現(xiàn)，Li₂O與莫來(lái)石反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物L(fēng)iAlSiO₄和LiAlSi₂O6與匣缽材料之間的熱膨脹失配導(dǎo)致產(chǎn)生微裂紋，從而使匣缽表面剝落而損毀。說(shuō)明單相莫來(lái)石質(zhì)匣缽的抗侵蝕性并不理想。為了改善鋰電池正極材料燒成用單相莫來(lái)石質(zhì)匣缽的性能，單峙霖等以M70莫來(lái)石和堇青石為骨料制備莫來(lái)石-堇青石匣缽材料，發(fā)現(xiàn)材料在侵蝕過(guò)程中形成一層能抵抗正極材料侵蝕的反應(yīng)保護(hù)層，具有良好的抗Li、CO離子侵蝕的能力。解華婧等研究了以堿式碳酸鈷和碳酸鋰為原料合成正極材料LiCoO₂對(duì)莫來(lái)石-堇青石質(zhì)匣缽的侵蝕機(jī)制，指出Li₂CO₃分解產(chǎn)生的LiO₂能夠與莫來(lái)石和堇青石反應(yīng)生成LiAlO₂、β-LiAlSiO₄和Li4SiO₄，侵蝕反應(yīng)產(chǎn)生的體積變化和原始物相與反應(yīng)產(chǎn)物的熱膨脹失配使材料內(nèi)部產(chǎn)生橫向微裂紋且表面出現(xiàn)剝落。但隨著侵蝕反應(yīng)的進(jìn)行，莫來(lái)石和堇青石顆粒與基質(zhì)熔融為一體，滲透層較侵蝕前更為致密，阻礙了LiO₂進(jìn)一步擴(kuò)散，匣缽因此具有較強(qiáng)的抗侵蝕性。陳洋等以電熔莫來(lái)石和堇青石為主要原料，制備出在800℃具有良好抗Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ侵蝕，且經(jīng)5次熱震(1100℃，水冷)后殘余抗折強(qiáng)度為3.0~4.5MPa的堇青石-莫來(lái)石質(zhì)匣缽。陳寧等以莫來(lái)石和堇青石為主要原料制備出一種特別適用于鋰離子電池正極材料燒成用的莫來(lái)石-堇青石窯具，常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度可分別達(dá)到9.5和58.8MPa，1100℃時(shí)的高溫抗折強(qiáng)度為11.4MPa。趙孟喜等以低成本M60莫來(lái)石和堇青石為原料，以蠟混合劑為結(jié)合劑，通過(guò)熱壓注模成型法制備出適用于鋰電池?zé)捎媚獊?lái)石-堇青石匣缽。在莫來(lái)石-堇青石材料體系中，引入鎂鋁尖晶石或鈦酸鋁可進(jìn)一步提升材料的性能。Zhai等指出鎂鋁尖晶石與電池材料的反應(yīng)最輕，具有更佳的抗鋰侵蝕性。因此，莫來(lái)石-堇青石-鎂鋁尖晶石材料體系具有更佳的抗侵蝕性。劉鵬程等以M70莫來(lái)石、堇青石和電熔鎂鋁尖晶石為主要原料制備出具有良好力學(xué)性能的莫來(lái)石-堇青石-鎂鋁尖晶石匣缽。徐海森以M70莫來(lái)石為骨料，通過(guò)原位合成堇青石和原位合成尖晶石，制備出一種具有抗鈷酸鋰侵蝕和抗熱震性良好的莫來(lái)石-堇青石-尖晶石匣缽材料。趙英娜等發(fā)現(xiàn)在莫來(lái)石-堇青石耐火材料中引入鈦酸鋁可提高材料的抗熱震性，經(jīng)5次熱震(1100℃，水冷)后的常溫抗折強(qiáng)度達(dá)9.4MPa。與堇青石相比，鈦酸鋁具有更低的熱膨脹系數(shù)(室溫至1000℃，1.5×10⁻⁶℃⁻¹)和更高的熔點(diǎn)，是目前低膨脹材料中耐高溫性能最好的一種材料。當(dāng)莫來(lái)石和鈦酸鋁配合使用時(shí)，可獲得抗熱震性好和使用溫度高的莫來(lái)石-鈦酸鋁窯具。Huang等研究表明，在鈦酸鋁基體中摻入莫來(lái)石時(shí)能提高鈦酸鋁的晶格穩(wěn)定性，進(jìn)而阻止鈦酸鋁的分解。Kim等發(fā)現(xiàn)鈦酸鋁材料中存在莫來(lái)石時(shí)，鈦酸鋁的穩(wěn)定性可達(dá)80%。為了解決鈦酸鋁作為高溫窯具材料強(qiáng)度較低的問(wèn)題，尹洪峰等等以M60莫來(lái)石、工業(yè)氧化鋁、氧化鈦和蘇州土等為主要原料，原位合成了具有良好的抗熱震性和較高的高溫抗折強(qiáng)度(1400℃，11.4MPa)的莫來(lái)石-鈦酸鋁窯具，適合作為硬磁材料的燒成窯具。任耘等以M60莫來(lái)石、鈦白粉、工業(yè)氧化鋁、蘇州土等為原料，原位合成了一種使用溫度低于1400℃、產(chǎn)品承重≤8kg的莫來(lái)石-鈦酸鋁窯具。由于莫來(lái)石和鈦酸鋁的熱膨脹系數(shù)不匹配，材料內(nèi)部形成的微裂紋能夠減緩熱震環(huán)境下所受的應(yīng)力集中，降低了材料中導(dǎo)致熱震斷裂的彈性應(yīng)變能，因此提高了材料的抗熱震性能。該莫來(lái)石-鈦酸鋁窯具可部分取代價(jià)格較高的莫來(lái)石-剛玉窯具作為軟磁材料燒成用承燒板，同時(shí)在低溫段(≤1250℃)也可取代莫來(lái)石-堇青石窯具用于日用瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷和美術(shù)瓷的燒成。碳化硅具有強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率大、耐磨損、抗化學(xué)腐蝕等性能，因此碳化硅質(zhì)窯具具有優(yōu)異的抗熱震性，較高的耐磨性及常溫、高溫強(qiáng)度。但碳化硅在1300℃以上氧化較為顯著，因而碳化硅質(zhì)推板的應(yīng)用溫度受到限制。為了改善碳化硅質(zhì)窯具的抗氧化性能，石錦雄等以碳化硅、M70燒結(jié)莫來(lái)石和SiO₂微粉為原料，制備出碳化硅-莫來(lái)石質(zhì)窯具。隨著莫來(lái)石加入量由5%(w)增加到25%(w)，經(jīng)1300℃在大氣氣氛中煅燒后，窯具的抗氧化性和抗熱震性提高。莫來(lái)石在冶金工業(yè)中的應(yīng)用
莫來(lái)石在冶金工業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在鋼鐵冶煉。以莫來(lái)石為主要原料制備的莫來(lái)石磚，具有熱膨脹系數(shù)小、蠕變率低、高溫強(qiáng)度高、抗熱震性好和抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于鼓風(fēng)爐，連鑄，熱風(fēng)爐的拱頂和燃燒室的中、上部等，還可作為陶瓷燃燒器用磚。含有莫來(lái)石的不定形耐火材料也具有良好的抗熱震性和力學(xué)性能等，被用于高爐、鋼包永久襯、中間包、點(diǎn)火保溫爐、鐵水脫硫噴槍等。莫來(lái)石-剛玉磚具有高密度、低孔隙率、高強(qiáng)度和良好的抗鐵水、爐渣侵蝕性等性能，是高爐陶瓷襯墊、爐墻、風(fēng)口、爐底的理想耐火材料。莫來(lái)石-剛玉澆注料可用作高爐熱風(fēng)爐和加熱爐等內(nèi)襯材料。莫來(lái)石原料對(duì)莫來(lái)石-剛玉耐火材料具有重要影響。和弦等發(fā)現(xiàn)，莫來(lái)石原料的純度影響著莫來(lái)石-剛玉耐火磚的性能，以高純燒結(jié)莫來(lái)石為原料制備的剛玉-莫來(lái)石磚具有優(yōu)良的抗堿蒸氣和抗CO侵蝕能力，適合在熱風(fēng)爐等高溫還原氣氛的工況下使用。張永晨等指出，與以電熔莫來(lái)石為骨料制備的莫來(lái)石-剛玉澆注料相比，以微晶莫來(lái)石為骨料制備的莫來(lái)石-剛玉澆注料具有更高的常溫耐壓強(qiáng)度、常溫抗折強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度，以及更佳的抗熱震性。由莫來(lái)石和剛玉為主要原料制備的澆注料，一方面澆注料內(nèi)部的莫來(lái)石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于提高材料的抗熱震性，另一方面由于莫來(lái)石和剛玉相差較大的熱膨脹系數(shù)而產(chǎn)生的微裂紋不僅能吸收材料的彈性應(yīng)變能，降低驅(qū)動(dòng)主裂紋擴(kuò)展的能量，而且還能分散和偏轉(zhuǎn)主裂紋，從而提高澆注料的抗熱震性。李志剛等研究發(fā)現(xiàn)，在硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料中引入25%(w)的M75電熔莫來(lái)石，能夠降低其彈性模量;同時(shí)，加入的莫來(lái)石借助高溫液相的傳質(zhì)彼此相連，形成莫來(lái)石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了澆注料的強(qiáng)度。蔡瑋等以板狀剛玉和M70燒結(jié)莫來(lái)石為主要原料，以CA80水泥為結(jié)合劑，開發(fā)出抗熱震性優(yōu)良的轉(zhuǎn)爐無(wú)水副槍用剛玉-莫來(lái)石澆注料，經(jīng)3次熱震(1100℃⇌水冷)后的抗折強(qiáng)度保持率為48%。李洪波等以M45燒結(jié)莫來(lái)石、M70電熔莫來(lái)石和剛玉為主要原料，以純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出脫硫槍用莫來(lái)石-剛玉澆注料。秦振敏等以M70莫來(lái)石、剛玉粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉等為主要原料，以純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，研制出一種不需振動(dòng)即能自行流動(dòng)、脫氣和攤平的莫來(lái)石-剛玉自流澆注料。將研制的自流澆注料應(yīng)用于蓄熱式加熱爐(蓄熱式上部爐墻、壓火梁和端墻下部)，施工速度比振動(dòng)澆注料提高了1~2倍，且施工時(shí)無(wú)噪音。材料使用8個(gè)月后無(wú)開裂剝落現(xiàn)象，噴火孔整體性完好。為解決水泥結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料在窯爐內(nèi)襯使用中存在的固化后養(yǎng)護(hù)(2~3d)及烘爐(7d)時(shí)間長(zhǎng)、烘爐中易造成爐襯爆裂等問(wèn)題，采用硅溶膠為結(jié)合劑。熊繼全等以M60莫來(lái)石和電熔板狀剛玉為主要原料，以硅溶膠為結(jié)合劑，研制出硅溶膠結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料，將其應(yīng)用于武鋼煉鐵廠的高爐風(fēng)口及武鋼燒結(jié)廠點(diǎn)火爐的爐頂及側(cè)墻，該澆注料可實(shí)現(xiàn)半天拆模，1d烘爐。彭云濤等以莫來(lái)石、剛玉、α-Al₂O₃微粉等為原料制備出一種點(diǎn)火爐用硅溶膠結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料，將其應(yīng)用于武漢鋼鐵集團(tuán)燒結(jié)廠點(diǎn)火爐，該澆注料一次性施工厚度最大達(dá)到650mm，解決了水泥結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料因防止烘烤中易出現(xiàn)爆裂而設(shè)置施工厚度300mm的局限，因此提高了施工效率，同時(shí)縮短了點(diǎn)火爐改造時(shí)間。謝大勇等以剛玉和M60莫來(lái)石為主要原料，以硅溶膠為結(jié)合劑，研制出一種高爐熱態(tài)修補(bǔ)用剛玉-莫來(lái)石快干澆注料，該澆注料可修補(bǔ)武鋼高爐風(fēng)口和燒結(jié)廠點(diǎn)火爐爐頂、側(cè)墻以及新余鋼廠高爐熱風(fēng)總管三岔口工作襯。為了修復(fù)石灰回轉(zhuǎn)窯的耐火內(nèi)襯，李少華等以剛玉和莫來(lái)石為主要原料，開發(fā)出一種體積穩(wěn)定性和抗熱震性好的硅溶膠結(jié)合剛玉-莫來(lái)石澆注料，在石灰回轉(zhuǎn)窯使用一年后筒體修補(bǔ)部位狀態(tài)良好，延長(zhǎng)了回轉(zhuǎn)窯的使用壽命，并且表面溫度低于100℃。為了避免水泥結(jié)合劑引入的CaO在高溫下形成低熔點(diǎn)物及CaO對(duì)莫來(lái)石產(chǎn)生分解作用而造成的材料性能降低等問(wèn)題，ρ-Al₂O₃結(jié)合劑也常被用來(lái)制備具有高溫性能的莫來(lái)石-剛玉澆注料。王德軍等以M70莫來(lái)石和板狀剛玉為主要原料，以ρ-Al₂O₃替代鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出中間包包蓋用ρ-Al₂O₃結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料。與鋁酸鈣水泥結(jié)合中間包包蓋相比，ρ-Al₂O₃結(jié)合的中間包包蓋使用后裂紋、剝落較少，使用壽命提高50%以上。王義龍等以M60莫來(lái)石顆粒和棕剛玉細(xì)粉為主要原料，以ρ-Al₂O₃為結(jié)合劑，制備出1400℃時(shí)高溫抗折強(qiáng)度為9.8MPa的莫來(lái)石-剛玉澆注料。李洪波等以M45燒結(jié)莫來(lái)石、M70電熔莫來(lái)石和剛玉為主要原料，以ρ-Al₂O₃為結(jié)合劑，制備出具有良好抗渣性的脫硫槍用莫來(lái)石-剛玉澆注料。此外，在莫來(lái)石和剛玉的基礎(chǔ)原料上，再引入其他耐火原料，可以進(jìn)一步提升莫來(lái)石-剛玉耐火材料的性能。以電熔莫來(lái)石、電熔剛玉和氧化鋁為原料制備的鋼包底吹透氣磚具有良好的抗熱震性，但抗渣性較差，引入電熔尖晶石，其抗渣性明顯提升。蔡瑋等研究發(fā)現(xiàn)在硅溶膠結(jié)合莫來(lái)石-剛玉澆注料中添加適量的碳化硼可以進(jìn)一步提升澆注料的常溫抗折強(qiáng)度、常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度和抗熱震性能。為了滿足陶瓷燃燒器用耐火材料抗熱震性好、抗沖刷、耐高溫、抗侵蝕、高荷重軟化溫度等需求，朱新軍等以M70燒結(jié)莫來(lái)石、M70電熔莫來(lái)石和堇青石為主要原料，通過(guò)澆注-離心成型工藝，制備出莫來(lái)石-堇青石質(zhì)陶瓷燃燒器用組合磚。將其應(yīng)用于廣州鋼鐵企業(yè)集團(tuán)有限公司等鋼廠的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器，該磚性能良好，能滿足大、中型熱風(fēng)爐燃燒器的使用需求。焦?fàn)t爐門襯磚需具有好的耐磨性、體積穩(wěn)定性、抗結(jié)碳性和抗熱震性等。李宏偉等以M70燒結(jié)莫來(lái)石和堇青石為主要原料，以鋁酸鹽水泥為結(jié)合劑，制備出一種線膨脹率低、氣孔率低、抗熱震性好的莫來(lái)石-堇青石預(yù)制磚。將該預(yù)制磚應(yīng)用于日本新日化大型焦?fàn)t爐門，使用一年后，預(yù)制磚表面光滑、無(wú)裂紋。以莫來(lái)石和鋁礬土為主要原料制備的澆注料，用水量少，并且在較寬的溫度范圍內(nèi)都展現(xiàn)出較高的機(jī)械強(qiáng)度。夏昌勇等以礬土骨料和M75燒結(jié)莫來(lái)石細(xì)粉為主要原料，純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出一種供燒結(jié)點(diǎn)火爐用礬土-莫來(lái)石澆注料，將該澆注料應(yīng)用于馬鋼、本鋼、武鋼等點(diǎn)火爐的爐頂、隔墻和點(diǎn)火段的側(cè)墻，材料使用效果良好，點(diǎn)火爐內(nèi)襯無(wú)大的剝落和開裂，部分點(diǎn)火爐的服役時(shí)間超過(guò)4a。為了進(jìn)一步提升莫來(lái)石-礬土基澆注料的耐磨性和抗熱震性，筆者等以M60莫來(lái)石、鋁礬土和碳化硅為主要原料，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出一種具有優(yōu)良力學(xué)性能和耐磨性能的莫來(lái)石-礬土-碳化硅澆注料。筆者等還以M60莫來(lái)石、鋁礬土和堇青石為主要原料，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出一種具有良好抗爆裂性和抗熱震性的莫來(lái)石-礬土-堇青石澆注料。該澆注料可解決爐襯初始加熱時(shí)易爆裂的問(wèn)題。鎂鋁尖晶石具有優(yōu)異的抗熱震性、耐腐蝕性和耐磨性。Khalil等研究發(fā)現(xiàn)，在莫來(lái)石基澆注料中引入納米鎂鋁尖晶石，由于莫來(lái)石和鎂鋁尖晶石之間的熱膨脹系數(shù)失配，導(dǎo)致在尖晶石周圍產(chǎn)生張緊環(huán)應(yīng)力并且在基體中形成微裂紋，這有利于增強(qiáng)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而限制裂紋的擴(kuò)展。因此，制備的莫來(lái)石-鎂鋁尖晶石澆注料具有良好的抗熱震性。碳化硅具有強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率大、耐磨損等性能，可與莫來(lái)石結(jié)合制備成性能優(yōu)良的莫來(lái)石-碳化硅澆注料。王亞娟等以M70莫來(lái)石和碳化硅為主要原料，以純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備出1400℃下高溫抗折強(qiáng)度為10MPa的莫來(lái)石-碳化硅濕法噴射澆注料。該濕法噴射澆注料具有良好的流變性能，表現(xiàn)為屈服值和表觀黏度都較小的假塑性流體，適合泵送管道輸送，可應(yīng)用于鋼包、電爐、高爐、魚雷罐等窯爐。劉龍等指出在莫來(lái)石-碳化硅澆注料中添加6%(w)的鋯英石能進(jìn)一步提高莫來(lái)石-碳化硅澆注料的耐磨性能，使其適用于對(duì)抗熱震性和耐磨性有嚴(yán)苛要求的襯里部位。2.6莫來(lái)石結(jié)合剛玉-碳化硅耐火材料為了解決普通結(jié)合劑(如鋁酸鈣水泥)結(jié)合的剛玉-碳化硅澆注料高溫性能降低的問(wèn)題，張戰(zhàn)營(yíng)等以剛玉和碳化硅作為骨料，以M70莫來(lái)石粉、Al₂O₃微粉和SiO₂微粉作為結(jié)合基質(zhì)，制備出一種莫來(lái)石結(jié)合剛玉-碳化硅無(wú)水泥澆注料。因基質(zhì)中引入莫來(lái)石粉經(jīng)燒結(jié)后可在澆注料內(nèi)部形成柱狀莫來(lái)石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此提高了剛玉-碳化硅澆注料的常溫抗折強(qiáng)度、常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度和抗熱震性能。莫來(lái)石在航天工業(yè)中的應(yīng)用
火箭發(fā)射平臺(tái)是關(guān)鍵的地面設(shè)備之一。在火箭發(fā)射起飛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饬髦饾u從導(dǎo)流槽作用于發(fā)射平臺(tái)的導(dǎo)流孔側(cè)壁及發(fā)射平臺(tái)上表面，發(fā)射平臺(tái)因此受到燃?xì)饬鞯臒g與沖擊。為了確�；鸺l(fā)射過(guò)程中發(fā)射平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)不被燒蝕破壞，發(fā)射平臺(tái)的金屬結(jié)構(gòu)必須通過(guò)熱防護(hù)材料進(jìn)行有效保護(hù)。針對(duì)中國(guó)現(xiàn)役規(guī)模最大的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的發(fā)射工況，筆者等以莫來(lái)石和堇青石等為主要原料，以鋁酸鹽水泥為結(jié)合劑，研制出一種適用于長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射平臺(tái)熱防護(hù)的耐火材料，具有良好的耐燒蝕和隔熱性能。在金屬鋼板上涂覆30mm厚的耐火材料，經(jīng)縮比試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬燃?xì)饬鳠g后的平均線燒蝕率為0.86mm·s⁻¹，金屬鋼板背溫溫升約為30℃。將研制的耐火材料應(yīng)用于海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射平臺(tái)上，火箭發(fā)射后的使用表明，材料能夠承受長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭4個(gè)助推器里的8臺(tái)120t液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和芯級(jí)火箭里的2臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)共10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火的燃?xì)饬鳠g與沖刷，發(fā)射平臺(tái)金屬結(jié)構(gòu)背溫溫升約70℃，耐火材料的脫落面積小于總面積的10%。莫來(lái)石在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用
在艦船裝備發(fā)射過(guò)程中，甲板表面的環(huán)氧防銹漆由于受到裝備發(fā)射尾焰的炙烤和噴吹而失效，失去了對(duì)甲板的防護(hù)作用。為了提高艦船的使用率，減少艦船返廠維修的次數(shù)，需要對(duì)艦船甲板進(jìn)行有效防護(hù)。同時(shí)，由于艦船服役于海洋的特殊自然環(huán)境中(高鹽霧、高濕、高紫外線照射)，防護(hù)材料的選擇尤為重要。針對(duì)艦船甲板的服役工況，筆者等研制出一種雙層結(jié)構(gòu)的耐燒蝕涂層。該涂層底層以環(huán)氧樹脂為主要原料、表層采用莫來(lái)石為基體的不定形耐火材料。該材料具有良好的涂抹施工性;厚度為15mm的耐燒蝕涂層經(jīng)縮比試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬燃?xì)饬鳠g后的平均線燒蝕率為1.16mm·s⁻¹，金屬鋼板背溫溫升約為35℃。同時(shí)，該耐燒蝕涂層具有良好的耐鹽霧性能和抗老化性能，滿足海洋特殊自然環(huán)境中的應(yīng)用。研制的莫來(lái)石基不定形耐火材料有望減少艦船甲板的熱燒蝕和熱沖擊，從而確保裝備發(fā)射的可靠性。莫來(lái)石在其他行業(yè)的應(yīng)用
除上述應(yīng)用領(lǐng)域外，以莫來(lái)石為原料制備的高性能耐火材料還被應(yīng)用于玻璃、水泥、石化、電力等領(lǐng)域的高溫設(shè)備中。電熔莫來(lái)石可用于制備玻璃窯體爐襯磚、無(wú)堿玻璃沉淀池莫來(lái)石磚;以莫來(lái)石為原料制備的石錫槽磚是浮法玻璃窯成型階段筑爐用的一種關(guān)鍵耐火材料;采用莫來(lái)石制備的莫來(lái)石-剛玉澆注料也被應(yīng)用于玻璃窯。以低鋁莫來(lái)石(M45)為主要原料制備的低鋁耐堿莫來(lái)石磚，具有良好的抗堿侵蝕性、抗熱震性、耐高溫性，較高的荷重軟化溫度，較低的體積密度和熱導(dǎo)率，不僅適用于水泥回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱帶、安全帶、三次風(fēng)管、燒成帶、冷卻帶等中、低、高溫區(qū)域，也可應(yīng)用于活性石灰煅燒、鉻鹽焙燒、堿-石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁等回轉(zhuǎn)窯，能夠?qū)崿F(xiàn)窯爐輕型化，減少筒體熱損失，具有節(jié)能降耗的作用;以莫來(lái)石為主要原料制備的莫來(lái)石基澆注料則被應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)爐窯口、水泥窯蓋、三風(fēng)管機(jī)頭冷機(jī)等部位。莫來(lái)石基耐火澆注料還可應(yīng)用于石化液態(tài)催化轉(zhuǎn)爐等石化工業(yè)。綜上，歸納莫來(lái)石及其復(fù)合耐火材料的主要應(yīng)用，見表1。
莫來(lái)石及其復(fù)合耐火材料作為各種窯爐的內(nèi)襯在冶金、陶瓷、水泥和石化等傳統(tǒng)領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。由于這些設(shè)備處于高溫、高壓的環(huán)境中，莫來(lái)石耐火材料具有良好的耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性，可以有效地延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和提高生產(chǎn)效率。今后莫來(lái)石在耐火材料中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)拓展莫來(lái)石耐火材料的應(yīng)用領(lǐng)域。除了傳統(tǒng)高溫工業(yè)領(lǐng)域，莫來(lái)石耐火材料已在航天、軍工等領(lǐng)域嶄露頭角。但目前莫來(lái)石耐火材料在這些領(lǐng)域的應(yīng)用頗為局限，今后將繼續(xù)推廣其在航天、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用。(2)促進(jìn)輕質(zhì)莫來(lái)石的開發(fā)。隨著節(jié)能減排的推進(jìn)，輕質(zhì)、隔熱耐火材料的研制對(duì)降低窯爐熱損失、提高工作效率具有重要意義。以輕質(zhì)莫來(lái)石制備的耐火材料不但具有良好的高溫性能，同時(shí)還具有較好的保溫隔熱效果。具有良好高溫性能的輕質(zhì)隔熱耐火材料的使用可以減薄甚至取消工作層。以輕質(zhì)莫來(lái)石為原料制備的耐火澆注料能夠解決以珍珠巖、蛭石或陶粒等為原料制備的輕質(zhì)耐火澆注料使用溫度低、無(wú)法在高溫下直接接觸火焰做工作襯里使用的難題。因此，氣孔率大、體積密度小、熱導(dǎo)率低、強(qiáng)度高的輕質(zhì)莫來(lái)石的開發(fā)對(duì)研制可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的具有良好高溫性能的輕質(zhì)隔熱耐火材料起到積極的促進(jìn)作用。(3)加強(qiáng)納米莫來(lái)石在耐火材料中的應(yīng)用。近年來(lái)，納米技術(shù)在耐火材料中已成功應(yīng)用，并不斷獲得材料性能上的突破。納米莫來(lái)石粉體的使用可進(jìn)一步改善耐火材料的性能，未來(lái)納米莫來(lái)石將在耐火材料中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
