以石英砂和石英玻璃、高温下稳定的Al2O3含量不同的硅酸铝材料等为原料制成的高浓度陶瓷结合泥浆在陶瓷和耐火材料生产中具有广泛的应用。国内外对这一类陶瓷结合剂开展了大量研究。对所用的原料预先进行热活化是调整陶瓷结合剂流变性能、提高纳米粉生成量的一种有效方法。经过活化处理后材料中结构不均匀缺陷增多，产生高反应能力。俄罗斯的研究人员制备、研究了热活性材料为主体的高铝质合成陶瓷结合剂。
    试验所用原料为某厂生产的高铝熟料和用来生产这种高铝熟料的生料块。生料块由50%工业氧化铝和50%耐火黏土构成，在回转窑内经1 500℃的温度煅烧后含有莫来石和少量的刚玉。原料的热活化在实验室条件下进行，其方法是将干燥后的料块经900、1 050和1 200 ℃的温度煅烧，在最高温度下保温30 min，然后快速冷却至室温。
    在容积为0.08 m3的球磨机内制备分别以活性材料和ШВГ－66矾土熟料为材质的陶瓷结合泥浆，研磨机采用刚玉内衬和研磨球。所得到的合成陶瓷结合剂和用其所制备试样的性能见表1。
表1 合成陶瓷结合剂的性能
 所研究的泥浆
 高铝熟料ШВГ-66 不同温度处理后热活化陶瓷泥浆
  900 ℃ 1 050 ℃ 1 200 ℃
研磨时间/min 18 13 14 15
浆体密度/（g•cm－3） 2.41 2.09 2.10 2.20
浆体排出时间/s 68 220 85 180
0.063 mm筛余量/％ 6.1 0.01 0.01 0.3
含水量/％ 14 24 23 19
固相体积浓度％ 0.67 0.52 0.53 0.58
纳米粉含量/％ 0.72 6.8 7.0 3.6
浇注坯100 ℃干燥后体积密度/（g•cm－3） 2.52 1.83 1.82 1.94
浇注坯经100 ℃干燥后耐压强度/MPa 5 20 25 10
    X射线衍射分析结果表明，材料在900~1 200 ℃的温度范围内活化时会发生明显的结构和相变化。活化材料细磨到固相体积密度最大时的速度快于高铝熟料。而且活化材料的固相比表面积也较高。与稳定的高铝熟料相比，使用经900~1 050 ℃活化后的熟料制得的结合泥浆流动具有触变性，而经1 200 ℃活化后的泥浆开始出现结构稳定现象，而且泥浆流动特性转变成触变膨胀性。由此看来，活化温度的提高能显著影响陶瓷泥浆的性能，改变泥浆的流动特性。
    利用浇注法将所得的泥浆在石膏模内制成棱长为30 mm的试样，经100 ℃干燥后分别经1 000、1 200和1 400 ℃烧成。结果发现，在不同温度下活化的泥浆试样烧成时矿物相的形成过程不同。X射线衍射分析结果表明，矾土熟料经900 ℃活化处理后的泥浆试样经1 100℃烧成后大量生成方石英，但是经1 050 ℃热活化泥浆试样中却没有发现方石英。这说明按高浓度结合泥浆生产工艺进行的机械化学作用对经不同温度热活化矾土熟料泥浆试样的结构及相形成产生明显的影响。将热活化温度从900 ℃提高到1 500 ℃，会降低浇注试样的密度，相应地提高材料的显气孔率。但是热活化材料制成的合成陶瓷结合剂的活性较高，有利于得到较高的物理机械性能。这说明由于在陶瓷结合剂中纳米颗粒含量较高（6.8％~7.0%）增强了这种泥浆的结合性能。
    制得的陶瓷结合剂多分散水平较低，纳米粉含量高，具有触变性能。试验证明，合成的陶瓷结合剂试样的优点是具有较高的强度，干燥强度达到20~25 MPa，烧成后达到160 MPa。这说明这种陶瓷结合剂具有黏结性能，使用这种结合剂的材料具有较高的烧结性。
    在陶瓷结合剂生产工艺中，掌握同时进行加热和机械化学作用的活化过程中的结构和相形成规律，有利于控制结合泥浆的性能，从而用其生产出不同用途的耐火陶瓷材料。
(编译自俄刊《耐火材料与工程陶瓷》2009，№10)