耐火纤维在节能隔热方面具有重要作用。目前，俄罗斯使用最多的耐火纤维材料有硅莫来石纤维和玄武岩纤维，生产纤维制品所用的结合剂有有机焦油、耐火黏土、各种硅溶胶、有机和无机复合结合剂。但是使用这些结合剂都有一些缺陷，影响制品的高温强度。为了避免纤维制品的这些缺点，俄罗斯某设计院研究了使用硫酸镁为结合剂生产纤维制品的可能性。镁质结合剂在生产定形耐火材料和耐火浇注料工艺中被广泛应用，但是，在这些制品中热处理后，由于含镁化合物的分解，出现强度下降的现象，而且因此造成制品抗热震性较低。研究发现，在使用轻质骨料（膨胀蛭石、珠光体、纤维等）的制品中能够减少这一现象的影响，尤其是在纤维材料中对强度下降的影响最低。纤维能够弥补热应力所引起的蠕变，使制品保持初始的结构及其使用性能。
    试验中使用的主要结合剂是硫酸镁（ТУ 6-18-153—82），此外还使用了某地的耐火黏土（ТУ14-6-336—80），试验所用的纤维为苏哈罗日耐火厂生产的硅莫来石纤维。镁质结合剂制成密度为1.05~1.25 g•cm-3的水溶液。试样采用水料浆真空加压法成型。检测了制成试样的强度、烧后试样的抗折强度、线收缩率。
    试验表明，随着结合剂溶液密度从1.05提高到1.25 g•cm-3，制品的密度提高到0.43 g•cm-3，抗折强度提高到0.46 MPa，加热到1 100 ℃后的线收缩率提高到3.5%。使用密度为1.05~1.15 g•cm-3的硫酸镁溶液结合剂制得的纤维制品的平均密度在0.25~0.33 g•cm-3之间，强度不低于0.2 MPa。1 100 ℃烧成后的线收缩率不超过2%。
    为了使所得制品的结构更均匀、线收缩率更低、强度更高，在配料中添加耐火黏土，能得到体积密度为0.5 g•cm-3的制品，抗折强度达到0.5~0.6 MPa，线膨胀率低于2%。
    在500 ℃时，硫酸镁中的水化物全部脱水后结合剂减重约31.59%。在500~590 ℃的温度范围内，减重率为0.27%，主要受其中所含杂质的影响，高于900 ℃后的减重原因是MgSO4开始分解所造成的。
    物相分析结果表明，含耐火黏土的硫酸镁结合纤维制品中的主要相是SiO2、高岭石、MgSO4•2H2O。硫酸镁脱水后，试样的X光照片发现有SiO2、高岭石和β－MgSO4。加热到700 ℃的试样中有SiO2、高温型的MgSO4和处于无定形状态的高岭石的分解物，加热到950 ℃以后出现结晶化。
    对使用镁质结合剂的纤维制品的差热分析表明，在加热时其转化主要有两个过程，第一个过程与硫酸镁结晶水在70~400-600 ℃的脱水有关，第二个阶段取决于两个现象：首先是在硅莫来石和耐火黏土中莫来石的结晶化，其次是硫酸镁开始分解。
    镁质结合剂结合的高温纤维制品的制备工艺包括：在螺旋式叶片搅拌机内制备所需密度的结合剂溶液，然后在溶液中加入耐火纤维和耐火黏土。制备好的水浆料浇注到底部有过滤孔的模具内，以真空加压成型。制品脱模后放置在托架上进行干燥，干燥温度110~120 ℃，干燥时间6~8 h。表1列出了所开发的制品的物理性能。
表1 几种纤维制品的物理性能
编号 指  标 含镁质结合剂的纤维板 МКРП-340 МКРПГ-500
1 密度/（g•cm-3） 0.25~0.6 0.34 0.5
2 干燥后抗折强度/MPa 0.2~0.8 ≤0.2 ≥0.3
3 1 100 ℃烧后抗折强度/MPa 0.10~0.12 － －
4 烧后收缩率/％ 1.5~2.0 － ≤2.0
5 使用温度/℃ 1 150~1 300 1 150 1 250
    在使用含铬纤维时，制品的使用温度可以提高50~100 ℃。根据上述研究结果，苏哈罗日耐火厂生产出了一批使用镁质结合剂的纤维板制品，制品用于瓷砖烧成窑窑顶，和有色冶金窑炉内衬。同时，根据研究结果所取得的数据，对ТУ 14－8-440——83《黏土结合的硅莫来石纤维耐火隔热制品》进行了补充修改。
（编译自俄刊《耐火材料与工程陶瓷》2010，№1/2）