粒度分布是影响耐火砖性能的重要因素之一，含碳耐火材料通常使用粒径小于1 mm的Al2O3细粉，20%～30％的鳞片石墨，再加上烧成后形成碳结合的酚醛树脂。理论上讲，鳞片石墨的粒度分布难以把握，但由于石墨和碳结合的存在，决定了含碳耐火砖受粒度分布的影响与氧化物砖不同。日本品川公司的研究人员以相同的Al2O3粒度级配制成高铝砖和铝碳砖，分别通过改变刚玉粒度级配、改变铝碳砖酚醛树脂的添加量和烧成温度，研究了粒度分布对砖体性能的影响。
    高铝砖试样配比(w)：电熔刚玉（粒径≤0.5 mm、≤0.1 mm、≤325 μm）95%以及煅烧氧化铝5%；铝碳砖试样配比为(w)：电熔刚玉（粒径≤0.5 mm、≤0.1 mm、≤325 μm）80％，鳞片石墨（粒径80 μm）20％，酚醛树脂添加量分别为5％、10％。刚玉粒度级配分别按连续粒度分布（q=0.3～0.8，q值为粒度分布系数，q值越小，微粉比例越大）进行设计。配好的物料经混练、100 MPa压制成型，再经1 000 ℃ 3 h、1 500 ℃ 3 h分别烧成。测量试样的体密，显气孔率、平均孔径、抗折强度、弹性模量等，对部分试样进行显微结构观察，烧后线变化率的测定。
    从Al2O3粒度级配对高铝砖和铝碳砖性能影响对比结果上看，两者的烧成线变化率、抗折强度、弹性模量变化趋势大致相同，呈q值越小，测定值越大。但对体密、平均孔径、耐压强度的影响大不相同，高铝砖中间颗粒的比例越小、体密越大；铝碳砖粗颗粒比例越大、体密越大。对平均孔径而言，高铝砖微粉比例越低，平均孔径越大，高铝砖中间颗粒的比例越高、平均孔径越大。这是因为两者构成粒子的填充方式不同，高铝砖的体密、平均孔径是由粗颗粒和细粉的配合比例决定的，铝碳砖是由可塑性石墨的变形程度决定的。高铝砖的耐压强度与Al2O3微粉的烧结程度、形成的陶瓷结合密切相关，铝碳砖耐压强度的决定因素是鳞片石墨的填充状态。高铝砖由于微粉比例越大，烧结性越好，因此，q值越小，抗折强度越高。铝碳砖酚醛树脂添加量为5％的试样，q值的变化对强度的影响较小。酚醛树脂添加量为10％的试样，q值越小，抗折强度越高，而且烧成温度越高，这种趋势越明显。这是因为铝碳砖的强度决定于树脂残碳的分布，树脂添加量为10％时，微粉配比多，Al2O3微粉的表面积大，与树脂残碳的接触面积大，可以得到致密的组织结构。
（编译自《耐火物》2011，№4）