关于材料科学的论文范文

建筑工程是由建筑材料组成的,因而建筑材料在整个建筑工程建设过程中均占据十分重要的地位。下文是我为大家整理的关于建筑材料毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!建筑材料毕业论文篇1 试探建筑材料中的质量控制 摘要:论文对建筑质量控制行了分析,指出了在建筑全生命的质量控制过程中,材料质量控制是一个十分关键的问题。这里对建筑材料的质量控制问题进行了深入的探讨,指出了合理应用它们的途径,对我们的工程实践有着良好的指导意义。 关键词:建筑施工;质量控制;材料控制;新材料 0引言 确保建筑工程质量,是工程设计、施工、监理工作中永恒的主题,如此庞大的建设计划尤其要注意质量的控制,这关系到社会公众利益、人民生命财产安全,甚至关系到国家安全和国民经济发展。需要注意的是,建筑质量如材料质量的关系很大。如果材料质量有问题,即使再好的工艺与施工方法,也不可能建造出好的建筑产品。 1建筑施工的全面质量控制 全面质量控制是从质量的定义出发,对构成质量的各个要素、各个环节都必须重视,而不仅仅把质量看成单纯的产品质量。这就要求企业必须把质量控制建立在“三全”的基础上。全面质量控制的基本方法实际为PDCA循环法。事实上就是认识一实践、再认识、再实践的过程。在全面质量控制中,虽然要保证质量控制的全方位和全阶段,但是它的核心是不变的,即项目施工过程中的质量控制与管理。 ①熟悉和审查施工图纸,编制施工组织设计和施工技术方案,制定施工现场质量管理制度;检验建筑材料、构配件、机械设备是否符合要求;做好技术交底,严格按照设计图纸和技术规范进行施工操作。每道工序必须有质量检查和质量记录,重视对隐蔽工程和重点部位的技术核查,做到不留任何隐患。 ②工地建立以项目经理为主要负责人,专职质检员,分部工程负责人组成的质保体系。明确岗位责任制,认真贯彻实施,班组,技术工长,质量检查员三级检查制度。认真抓好质量管理工作,执行企业“质量管理制度及工程奖罚规定”落实责任制。 ③加强原材料进场验收、检验工作。材料质量抽样检验方法,应符合有关标准和规定,工程使用材料,必须具有正式的出厂合格证或化验单,同有符合资质的化验室化验检查合格才能使用。分部分项工程施工前,技术员负责认真做好技术交底,让工人熟悉施工部位的操作规程和质量标准。可见从全面质量控制的角度看,建筑材料的质量控制是一个非常重要的方面。那么如何进行建筑材料的质量控制,并且把它融入到建筑施工的全面质量控制中呢?下面对这个问题谈谈笔者的看法。 2建筑施工的全面质量控制 首先必须加强检测检测是对材料的重要把关口。 必须请有检测资质的单位,开具详细的检测报告,绝不能为了图省事或者图便宜就与供货商轻易签订合同。这里尤其是要注意防止一些劣质的材料,通过吃回扣的方式进入到我们的世纪工程中来。通常来说,我们在工程建设中非常注意钢筋、水泥等一些主要建材的检测与监控,整个流程非常的严格,另一方面除了这些砂子、石子等天然材料通过目测就能辨别好坏,现场控制也比较容易做到。有些时候特别是对于一些新材料,或者陌生的材料,甚至建筑工程质量检测单位目前也做不了检测的,那么宁可采用宁缺毋滥的措施,除了找有资质有能力的检测单位以外,我们在实际应用中也要应用经验来检测材料是否满足质量的要求。 必须加强现场的监控与建设方的沟通如何才能做到有效地控制材料质量,一方面加强现场的检查、监督,但更重要的是施工承包方的选择。 虽然通过严格的检测,我们可以买到所谓质量合格的产品,但是需要看到即使这样也不是完美无缺的――施工承包方如果主观没有偷换材料的意愿,那当然也就不用太过担心。但是在当前一切以钱为参照物的社会心理下,也必须加强现场的监控。对于建设方在开始的时候,可以让施工方给出一个材料供应或者厂家或品牌,我们通过实地调查沟通后给予使用许可,若是在开始或者具体的应用中,对该厂家或品牌的质量有怀疑,一定要求施工方另选。这里为了方便起见,可以由建设单位给出一定的备选品牌、厂家、供应商,进而我们在这个范围里进行选择。在施工现场,特别要发挥建设监理的作用,一定要抓紧对实际应用的材料的核实,确保不会发生误用的现象。 加强对新材料的学习,慎重使用当前科学技术的快速发展,使得新材料在各个行业里得到了迅速的应用。 我们在实际应用中,不应该对新材料采取排斥的态度,实际上新材料往往由于其所蕴含的科技含量能够给我们的工程带来很多的好处。但应用不代表盲目的选择。对于新材料的应用,一定要有一个循序渐进的过程,在这个过程中不断试验考察,只有充分的掌握了它的性能才能再大量推广。建设行政主管部门规定使用一种新材料,或引进一种新材料,要对自己的规定或引进行为负责,在规定或引进前对这种新材料进行仔细考察,了解它的性能,掌握它的作法构造,基本放心方可引进或准入。 为了加强对它们的了解,一定要组织人员加强学习与实践,对于隐患较多的情况下一定要慎重使用。例如在建筑中,防水材料的也是一个发展迅速,有着多样性的领域,这使得建设单位和在建筑防水工程材料选择上,有着十分广阔的空间。防水材料进入施工现场后,应认真鉴别品种、规格、类型是否符合设计要求,并严格按照规范要求进行相关项目的复试检测,待检测合格后,方可投入工程使用。 加强对建筑材料三证的勘查为了控制以上材料构件的质量,严把材料进场检验关是一个重要措施。 除了要做检测外,我们一个主要的工作就是勘查其是否拥有质量合格证明文件,规格、型号及性能检测报告应符合国家技术标准或设计要求。这些证明必须在正式应用前经过充分的调查,而且要得到经监理工程师的核查确认。实行生产许可证和安全认证的制度的产品,应有许可证编号和安全认证标志。实行生产许可证和安全认证的制度的产品,在选购前需对产品的生产许可证及安全认证标志原件进行核查,以防复印件伪造。对于招标或采购技术要求、产品样品等资料,一定要妥善的保管,工程师在详细了解这些资料的基础上,对工地材料进行实际的核查验收,并且对产品的型号、规格、性能指标、产地、数量、外观质量进行检查,如果发生不合格的现象,一律不得接收。 参考文献: [1]毛鹤琴等.工程建设质量控制[M].北京.中国建筑工业出版社.1997. [2]王文德.控制施工过程的施工质量控制[J].中国三峡建设.2000,(7). [3]张良成.建设项目质量控制[M].北京:中国水利水电出版社.1999. 建筑材料毕业论文篇2 浅谈建筑材料的管理及材料的检验 【摘 要】建筑材料的品种、性能和质量，在很大程度上决定着房屋建筑的坚固、适用和美观;又在很大程度上影响着结构形式和施工速度。 【关键词】建筑材料;工程质量;检测 1.建筑施工现场材料的管理 材料管理的基本方式 近几年随着建筑业管理体制的改革开放和市场经济体制的发展，企业已经成为了市场的主体，企业以赢利为目的进入市场，特别是我国加入WTO后，按照国际规则，建筑市场和建筑材料市场管理机制以法律、法规来约束，平等竞争、自由交易。 集中型 一般采取集中管理的形式，把供应权集中在企业，企业统一对厂家、经销商、外商代理、承包商等集中计划、采购、供应、管理。 直线型 一般是对包工包料、项目承包责任制或项目股份制单位，根基工程需用情况，直接供应到施工现场。对计划、采购、供应、管理、信息传递和反馈处理，现场直接解决。 分散型 分散性是指任务比较分散或跨地域施工工程，可因地制宜或“集中领导，分散管理”，扩大基层供应管理权限或对大宗材料由企业集中计划供应，将部分供应管理权放给基层，抓大放小，总体上调控，充分发挥基层单位的主动性、积极性。 材料管理的职责范围 材料管理的职责 ①遵守国家物资管理的法律、法规，贯彻执行上级和企业内部关于料具供应管理的规章制度。 ②参与现场施工平面布置规划，了解和掌握施工组织设计中有关技术措施和用料要求，作好施工前的材料准备，即合理规划好现场仓库，堆放的场地和运输道路。严格贯彻执行现场施工平面布置管理制度。 ③参与调查附近材料资源、运输情况，进行“三比一算”(即比质、比价、比运输、算成本)择优选用最佳货源供应与大宗材料主备点。 按工程合同规定，及时与建设单位和上级供应部门商定供应分工，衔接落实各种料具加工的供应渠道。 ④根据两算(施工预算和施工图预算)材料分析，按照施工顺序和施工作业进度计划，编制月、旬材料供应进场计划，掌握施工用料动态，及时反映工程需料信息，力争料具分期、分批、有节奏的进场，切实保证工程需要。 ⑤严格把好进场材料验收关，坚持法定计量，做好检尺、量方、点数、过称和规格质量的检测，逐日逐批填写验收检测原始记录，发现不符合使用要求的材料坚决拒收。对符合工程严格防止“三差”损失。主要材料和构件进场，均应检查材质证明或出厂合格证。 ⑥按照料具性能和物资技术保管规程的要求，对各种料具实行科学管理，做好仓库和料场的防火、防雨、防洪、防潮、防盗等工作。指挥进场料具一次就位，合理堆码，避免或减少二次搬运，为班组领料，盘点核算创造条件。 ⑦根据施工预算材料分析，实行定额管理，定额供料，包干使用，节约有奖，超耗有罚，建立周转使用材料的维护保养制度。对造成的材料损失浪费现象，须及时记录，查明原因和责任，按规定给予处理。对重大的浪费问题要报告领导或上级，追究其经济责任。 ⑧贯彻节约措施，实施节约指标。做好耗料核算和统计报表、统计分析工作;配合财会人员正确核算单位工程和经营维修，临时设施等项目的实际耗用材料成本。 ⑨负责对班组料具员的业务指导。帮助班组搞好节约用料与耗料核算工作，充分发挥专业管理与员工管理相结合的作用，促进现场文明施工。 材料管理的内容 ①材料计划管理。②材料进场验收。③材料的储存和保管。 ④材料领发。⑤材料使用监督。 ⑥材料回收。⑦周转材料的现场管理。 材料采购供应 材料采购的原则 建筑企业材料部门在竞争择优、优中择廉、保证质量、保障生产、降低成本的目标下，完成材料采购任务必须遵循以下原则： ①遵守法律法规的原则。 材料采购供应，必须遵守国家有关法律、法规，熟悉有关经济合同法、财经制度及工商行政管理部门的规定。 ②按计划采购的原则。 采购供应计划的依据是施工生产需用。按照生产进度安排采购时间、品种、规格和数量，以有利生产、便于施工、综合平衡、提高效益的原则，可以减少资金占用，避免盲目采购而造成积压，发挥资金最大效益。 ③坚持“三比一算”的原则。 比质量、比价格、比运距、算成本是采购环节加强核算和管理的基本要求。在满足工程质量要求条件下，选用价格低、距离近的采购对象，从而降低采购成本。 材料采购合同的主要条款 ①材料名称(牌号、商标)、品种、规格、型号、等级。 ②材料质量标准和技术标准。 ③材料数量和计量单位。 ④材料包装标准和包装物品的供应和使用办法。 ⑤材料的交货单位、交货方法、运输方式、到货地点(包括专用线、码头)。 ⑥接(提)货单位和接(提)货人。 ⑦交(提)货期限。 ⑧验收方法。 ⑨材料单价、总价及其它费用。 ⑩结算方式，开户银行，账户名称、账号、结算单位。 {11}违约责任。 {12}供需双方协商同意的其他事项。 材料供应的方式 按照供应单位在建筑施工中的地位不同，材料供应方式有甲方供应方式、乙方供应方式和甲、乙双方联合供应方式三种。 ①甲方供应方式。 甲方是对建设项目开发部门或项目业主的代称。 甲方供应方式就是建设项目开发部门和项目业主对建设项目实施材料供应的方式。这种方式的作法是甲方负责项目所需资金的筹集和资源组织，按照建筑企业编制的施工图预算负责材料的采购供应。 ②乙方供应方式。 乙方是建筑施工企业的代名词。乙方供应方式是由建筑施工企业根据生产特点和进度要求，由本企业负责材料采购供应的方式。乙方供应方式的具体供应部门可以是乙方企业材料部门、分公司料具部或项目经理部分别或联合组织采购供应。乙方供应方式可以按照生产特点和进度要求组织进料，可以在所建项目之间进行材料的集中加工，综合配套供应，可以合理调配劳动力和材料资源，从而保证项目建设速度。 ③甲、乙双方联合供应方式。 这种方式是指建设项目开发部门或建设项目业主，根据分工确定的各自材料采购供应范围，实施材料供应的方式。由于是甲乙双方联合完成一个项目的材料供应，因此在项目开工前必须就材料供应中具体问题作明确分工，并签订材料供应合同。 【参考文献】 [1]马振珠.中国建材检测行业大透视[J].工程质量，2007. [2]黄家骏.建筑材料与检测技术(第二版)[M].武汉：武汉工业大学出版社，2007. [3]建筑施工现场材料管理.建筑业企业专业技术管理人员岗位培训教材.山东省建筑工程管理局. [4]建筑材料检验.建筑业企业专业技术管理人员岗位培训教材.山东省建筑工程管理局. [5]张健.建筑材料与检测.北京：化学工业出版社教材出版中心，2003. [6]刘祥顺.建筑材料，北京：中国建筑工业出版社，1997. 猜你喜欢： 1. 浅谈建筑工程材料专业毕业论文 2. 有关建筑工程材料专业论文 3. 建筑工程材料专业论文 4. 关于建筑材料的论文参考 5. 关于建筑材料的论文

在材料学科上，要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!

论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

原材料

苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).

的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入 g CTAB， g 草酸以及 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备

采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.

复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.

仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为～.

比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.

2结果与讨论

形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

分析

图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

电化学性能分析

图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为 F/g.

图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

研制思路

目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

试验与研究

铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为，莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：

原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

产品的性能

结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。

具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。

3 结论