关于成功开发竖窑用耐火材料先前已有过报道，德国的研究人员在此研究的基础上做了进一步的研究，使用特种原料Klebsand（KS）开发出新型的铝硅质复合材料。所用原料Klebsand（KS）具有良好的塑性且价格较便宜。
　　造粒过程：将66.8%KS颗粒、16.5%KS细粉、1.5%金属Al粉、1.9%粉状酚醛树脂+1.9%液态树脂、0.4%聚羧酸酯醚、1.0%果糖和适量水在搅拌器中充分混合均匀，待其具有塑性状态时加入7.0%石墨和3.0%Carbores结合剂搅拌均匀，制成造粒料。此外，将按以上配比混好的料在100 MPa下单轴加压成型（湿度小于5%），然后经240 ℃4 h下固化，按此配比压制的试样编号为P5，并将其与浇注料的性能进行对比。将制成的造粒料优化后，选择5～1 mm的颗粒加入到浇注料中，且在使用前先在240 ℃ 4 h条件下固化。为了提高材料的耐火度，还加入了板状刚玉。将新开发的复合材料与以红柱石为粗骨料的浇注料GJ4和GJXX做对比，具体配方见表1。所有试样均在1 250 ℃碳化处理5 h。测量试样的体积密度、显气孔率、常温强度和高温强度、荷重软化温度以及抗氧化性；采用扫描电镜对碳化后试样进行显微结构分析，采用X射线衍射仪进行物相分析。
  表1浇注料的具体配方（w）/%
组分 PGGJ5 GJ4 GJXX
含KS的造粒料（5～1 mm） 51.5 - -
红柱石（6～1 mm） - 52 52
KS细粉 3.0 3.0 3.0
KS颗粒 25.5 25 25
蓝晶石 3.0 3.0 3.0
板状刚玉细粉 1.5 2.0 -
双峰板状刚玉细粉 7.5 7.5 8.0
铝酸钙水泥 1.5 1.5 -
Alphabond - - 3.0
硅微粉A 0.75 0.75 1.0
硅微粉B 0.25 0.25 -
Carbores结合剂 2.0 2.0 2.0
石墨 1.5 1.5 1.5
金属Al粉 1.5 1.5 1.5
表面活性剂（外加） 0.2 0.2 1.0
水 9.5 6.2 5.7
　　研究结果显示：（1）使用KS压制成型的试样P5虽然碳化后显气孔率最高，但其常温耐压强度最大；添加有硅酸铝造粒料的浇注料PGGJ5具有相对较高的常温抗折强度与高温抗折强度；添加有红柱石骨料的对比样GJ4常温抗折强度适中，但其体积密度最大，显气孔率最低。（2）尽管试样P5的显气孔率比PGGJ5高，但其在形变量分别为0.5%、1%、2%和5%时的形变温度均比PGGJ5高；形变温度最高的试样是以红柱石为粗骨料的浇注料GJ4，形变量相同时，其形变温度平均高出P5约182 ℃；这主要是因为浇注料GJ4中碳含量较低，加水量较少以及红柱石粗颗粒产生的钉扎作用使其荷重软化温度提高。（3）抗氧化试验后，试样P5失重率最大为6.5%，其次是浇注料PGGJ5，失重率为5.2%；红柱石基浇注料GJXX和GJ4的抗氧化性最好，其失重率分别为2.4%和2%。（4）碳化后，所有试样仅表面有轻微氧化；浇注料PGGJ5外层表面SiO2含量减少，生成了莫来石和金属硅，这是因为SiO2和碳进行了氧化还原反应；金属Al粉也会参与氧化还原反应生成Al2O3，加上原位抗氧化剂金属硅的存在，共同保护材料内部的碳不被氧化。
　　总之，本研究开发的在压制成型和（或）浇注成型的耐火材料中引入硅酸铝造粒料这种新方法是可行的，其造粒方法简便易行，所制备材料的强度可满足使用且高温性能仍具有改善的空间，材料内部形成了碳-陶瓷结合。
（编译自《53rd International Colloquium on Refractories 2010论文集》）