丁冬海，博士，西安建筑科技大学副教授，硕士生导师，高温陶瓷研究所副所长，主要从事低碳耐火材料、含碳浇注料的研究与开发，主持国家自然科学基金、中国博士后基金、陕西省自然科学基金、企业合作项目共8项，发表学术论文50多篇，其中被SCI收录30多篇，授权发明专利10多件，研究成果获陕西省高校科学技术二等奖（第一完成人）、陕西省优秀博士学位论文等奖励。

含原位碳铝酸钙水泥的制备及其结合耐火浇注料性能

丁冬海

含碳耐火浇注料不仅施工方便，而且具有优异的抗熔渣侵蚀性与抗热震性，其研发对钢铁冶金工业意义重大。但碳与水润湿性差，限制了含碳浇注料性能的发挥与广泛应用。为提高炭材料在耐火浇注料中分散性，改善耐火浇注料的抗熔渣侵蚀性，本文通过埋炭烧结法制备含原位炭铝酸钙水泥，并研究了其对耐火浇注料性能的影响。

以柠檬酸钙及Al₂O₃为原料，采用埋炭烧结法制备了含原位炭铝酸钙水泥（CCAC）。1500℃烧结4h后产物的物相组成及化学组成均和Secar71水泥相近，自由炭含量为1.45 w.t. %，并弥散分布于铝酸钙颗粒组成的团簇之中和内嵌于铝酸钙。埋炭烧结法制备含原位炭铝酸钙水泥过程中，柠檬酸钙热解产炭的温度约为500℃；随烧结温度升高，其热解生成炭材料的石墨化程度增加；烧结温度升高至1000℃时，柠檬酸钙热解生成的CaO和炭材料被Al₂O₃包围；随烧结温度进一步升高，CaO向Al₂O₃扩散形成C₁₂A₇；进一步提高烧结温度至1500℃，C₁₂A₇与剩余Al₂O₃反应转化为CA和CA₂；原位炭弥散分布于CA和CA₂形成的团簇之中。此外，CA和CA₂在析出过程夹杂炭材料形成炭材料内嵌于铝酸钙之中的微观结构。

对比了CCAC和Secar71与炭黑机械混合物（S71CB）的水分散性和抗氧化性，及其结合Al₂O₃-MgO质耐火浇注料性能。铝酸钙包裹CCAC中的原位炭材料致使CCAC的水分散性优于S71CB；铝酸钙阻碍了O₂向炭材料的扩散，使得CCAC在1000℃保温2h后的氧化率仅为11.8%，远低于S71CB的氧化率（100%）。以CCAC为结合剂将炭材料引入到耐火浇注料中，炭材料在耐火浇注料中的分散性得到改善。和Secar71、S71CB结合耐火浇注料相比，CCAC结合Al₂O₃-MgO质耐火浇注料的侵蚀面积百分率分别减小了22.8%、18.5%。此外，CCAC结合耐火浇注料还具有良好的物理性能和高温抗折强度。