刚玉浇注料因其良好的高温性能和耐磨性在大中型干法水泥回转窑窑口、喷煤管等部分得到广泛 应用。近年来，随着水泥窑产量的增加，以及工业废弃物、生活垃圾作为替代燃料在水泥生产中的逐渐应用，水泥窑内碱蒸气等有害物质富集程度增加，碱蒸气侵蚀加剧了浇注料剥落、掉块现象，降低了其使用寿命。因此，提升刚玉浇注料的抗碱侵蚀性能已成为一项迫切需要解决的问题。

针对水泥回转窑窑口等部位刚玉浇注料的抗碱侵蚀性能不能满足替代燃料应用的问题，以锂辉石粉 ( ≤0.044 mm) 、SiO2 微粉、Al2O3 微粉( ≤2 μm) 及助熔剂钾长石粉( ≤0.044 mm) 为原料，分别按 SiO2、Al2O3的物质的量比为 4、6、8 和 10 配料，加入 60% ( w) 水共磨制备出 Li2O－Al2O3－SiO2 系釉浆，对刚玉浇注料浸渍上釉后，于1400 ℃保温3 h热处理制备涂釉刚玉浇注料。分析了釉料的熔化特性及影响刚玉浇注料表面成釉质量的因素，并对涂釉后的刚玉浇注料进行抗碱侵蚀试验，探讨了釉层对刚玉浇注料抗碱侵蚀性能的影响。结果表明:随着SiO2、Al2O3的物质的量比的增加，釉料在成釉温度时的液相增多和黏度增大，釉面质量主要与釉料 在成釉温度时的液相量及黏度有关; 设计的釉料可以成功制备出釉层铺展均匀、坯釉结合良好的含釉浇注料，SiO2、Al2O3的物质的量比为6和8的釉料在刚玉浇注料表面施釉后，可以封闭浇注料表面的气孔并降低其显气孔率，显著阻隔了碱蒸气向浇注料内部的渗透，明显提高了刚玉浇注料的抗碱侵蚀性能。

釉作为附着于陶瓷等基体表面的一种连续的玻璃层或玻璃体与晶体的混合层，具有高的致密性，能够有效阻止侵蚀介质进入基体，在提升基体抗渗透与侵蚀性方面具有重要作用。 Li2O－MgO－Al2O3－SiO2系高温低膨胀釉，利用其封堵 焦炉炉门堇青石砖表面绝大部分开口气孔，从而有效 阻止了炼焦所产生的有害物质( 焦炉煤气、焦油、硫酸 盐及氨类) 向砖内的渗透和侵蚀。基于此，本工作中 拟从水泥窑窑口刚玉浇注料的实际使用条件出发，选 择具有低膨胀系数的 Li2O－Al2O3 －SiO2 系高温釉，根 据赛格尔陶瓷釉始熔温度经验公式设计釉料组成，采 用一次烧成法制备含釉刚玉浇注料，并研究高温釉层 对浇注料抗碱侵蚀性能的影响。

一 釉组分设计

本工作中所涉及的釉必须能在窑口温度下正常使用而不熔化滴落，能与基体良好结合且不发生开裂和剥落。鉴于回转窑前窑口温度一般在1400 ℃左右，本工作中釉料的始熔温度选择为 1 350 ℃，釉组成 选择具有低膨胀系数的 Li2O－Al2O3－SiO2 体系。制备釉料所选用的主要原料有锂辉石粉( ≤0.044 mm) 、 SiO2 微粉( Elkem，951) 、Al2O3 微粉( ≤2 μm) 和助熔剂钾长石粉( ≤0． 044 mm) ，将所需原料按照釉配比严格配料，加入 60% ( w) 的水，于行星式球磨机中共磨 1 h( 球磨介质为锆球， 料、球质量比为 1 3) ，制成均匀釉料待用。

1.1 涂釉刚玉浇注料的制备

刚玉浇注料的配比(w)为: 5～3 mm板状刚玉24%，3～1 mm 板状刚玉28% ，≤1 mm 板 状 刚 玉18%，≤0.074 mm 板状刚玉13% ，≤0．045 mm 板状刚玉6% ，α-Al2O3微粉( 2μm) 6% ，铝酸钙水泥( Secar 71) 5% ，外加剂0.1%。按配比配料于水泥胶砂搅拌机中先干混3 min，再外加 4% ～ 5% ( w) 水湿混 2 min，然后在 160 mm × 40 mm × 40 mm 三联模 具中振动成型，自然养护24 h后脱模，再于恒温干燥箱中 110 ℃保温 24 h。将自然冷却的浇注料试样表面处理干净，浸入釉浆中上釉，然后用软毛刷将不足之处补刷，形成一层 约 1 mm 厚度的均匀釉层。将涂釉后的浇注料于 110 ℃恒温干燥箱中烘干，1400 ℃保温3h热处理。为了使釉层能够在浇注料表面均匀铺展，升温制度为: 25～500℃，10℃· min ^{－ 1} 500 ～ 800 ℃，5 ℃·min ^{－ 1} ; 800 ～ 1100 ℃，3 ℃·min ^{－ 1} ; 1100～1 400℃，2℃·min^{－ 1} 。

1．2性能表征

将按釉料配比配制的原料混合均匀，压制成 3 mm×3mm试样，利用高温物性分析仪记录不同釉料试样高度随温度的变化( 试验基板为刚玉质基板) 以及软化点、半球点。 将热处理后的试样分别按照 GB /T 3001—2007、 GB /T 2997—2000 检测未涂釉试样与涂釉试样的常 温抗折强度、体积密度和显气孔率。 静态抗碱侵蚀试验: 将涂釉浇注料试样与未涂釉 浇注料试样切割成 40 mm×40mm×40mm立方体小样(切割后涂釉试样有一面无釉)，碱侵蚀介 质为 K2CO3和炭黑( N774) 的混合物，m( K2CO3 )m(炭黑)=1; 然后将试样置于石墨坩埚中，用m( K2CO3) m(炭黑)=1的混合物包埋,再将石墨坩埚放入匣钵中并用焦炭掩埋。在1000 ℃下热处理3h 后观察试样剖面的渗透状况采用 Nova 400 Nano SEM 场发射 扫描电子显微镜观察试样的侵蚀状况，并采用能谱仪 分析含釉试样基体中元素相对含量的变化。

二 釉层对刚玉浇注料抗碱侵蚀性能的影响

在刚玉浇注料表面选择涂覆釉并进行性能对比研究。得出了未涂釉和分别涂覆釉浇注料的体积密度、显气孔率和抗折强度。与未涂釉试样相比，涂釉试样体积密度略有增加，显气孔率明显下降，而且抗折强度也有一定程度增加。釉的引入不仅封闭了浇注料表面的气孔，而且很可能起到类似助烧剂作用，促进了浇注料的烧结，提升了其抗折强度。

未涂釉和涂覆釉的试样经抗碱试验后。可以看出，未涂釉试样在经过抗碱试验后颜色变化明显，边缘部分颜色变黑，可能是高SiO2、Al2O3物质的量比釉料仍保持较高的液相量。 与此同时，随着釉料与基体反应量的增加，体系中液相的黏度均呈下降趋势。液相黏度下降可能与两方面的原因有关: 一是原有液相中部分 SiO2 组分与基体中 Al2O3 反应析出莫来石相，降低了 SiO2 组分相对 含量; 二是基体中 CaO 组分熔入液相中降低了液相黏 度。釉料与基体存在一定程度反应，提高了釉料与基体的结合程度，并且釉料中液相黏度的降低有利于其在基体表面铺展。总的来说，本工作中所设计的高温 釉体系中的釉面质量主要与釉料自身在成釉温度下的液相量及液相黏度有关。

抗碱试验后未涂釉试样的显微结构K元素分布图及裂纹处的能谱图。可以看出，未涂釉试样侵蚀后结构较为致密，刚玉骨料与基质的界面难以辨认，几乎观察不到常规浇注料中气孔的存在，局部区域出现裂纹。这一现象与铝碳材料遭受碱侵蚀较为类似。能谱面扫描发现，视域范围内K元素均匀分布在浇注料内部，这表明K元素在浇注料的渗透很严重。裂纹附近的能谱分析表明，其主要是 Al、O、K 元素，K 元素含量高达 7．5% 。Al2O3与K2O反应主要生成 KAlO2，理论上会产生 27.8%的体积膨胀; 高温下Al2O3与K2O反应还可能生成 KAl9O14，在冷却过程中会转变成 KAl12O19，从而带 来一定的体积变化，这些很可能是裂纹产生的原因。Si 和 K 元素主要存在于 表面釉层中，仅有少量扩散进入浇注料内部，这说明 釉层的存在极大地阻隔了碱侵蚀物向材料内部的渗 透，从而提高了刚玉浇注料的抗侵蚀性能。

三 结论

设计的釉料可以成功制备出釉层铺展均匀、 坯釉结合良好的含釉浇注料，SiO2、Al2O3 的物质的量比为6和8的釉料在刚玉浇注料表面施釉后，可以封闭浇注料表面的气孔并降低其显气孔率，显著阻隔了 碱蒸气向浇注料内部的渗透，明显提高了刚玉浇注料 的抗碱侵蚀性能。