碳質制品是另一類中性耐火材料,根據含碳原料的成分和制品的礦物組成,分為碳磚、石墨制品和碳化硅質制品三類。碳磚是用高品位的石油焦為原料,加焦油、瀝青作粘合劑,在1300℃隔絕空氣條件下燒成。石墨制品(除天然石墨外)用碳質材料在電爐中經2500~2800℃石墨化處理制得。碳化硅制品則以碳化硅為原料,加粘土、氧化硅等粘結劑在1350~1400℃燒成。也可以將碳化硅加硅粉在電爐中氮氣氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
各種耐火材料產品(電熔材料除外)的能源(燃料、電、水等)消耗中,鎂鉻磚,鎂磚,鎂火泥燃燒所占的比重高達70%~80%,耐火材料節能工作的重點應是降低燃料消耗。因此,進行爐窯熱工測定,編制爐窯熱平衡表,全面分析熱耗情況,找出降低熱耗、提高熱效率的主攻方向和節能措施十分必要。按照習慣,耐火材料爐窯采用單位產品熱耗,作為熱經濟性能的衡量標準。但單位產品熱耗,僅能在同類產品之間比較,對爐窯熱經濟雖能作相對的比較,但并不反映爐窯在熱能利用方面的真實情況。如果爐窯熱能利用情況沒有一個科學的衡量標準,勢必會妨礙今后提高耐火爐窯熱經濟性能的努力。國內外工業爐普遍采用“熱效率”作為衡量熱能利用好壞的標準。
低導熱可以實現筒體溫度下降和減少散熱損失,從而降低能耗。輕量化:設計材料結構,唐山干式搗打料在保證必須的耐堿性等功能性前提下實現輕量化;微孔技術:研究微結構和性能可調控工藝技術;多層復合技術:研究層結構耐火材料復合界面的全壽命熱匹配穩定性調控技術。主要有:輕質耐堿澆注料、低導熱抗剝落磚、多層復合硅莫磚、多層復合莫來石磚、高強低導鎂鋁尖晶石磚等。無鉻化——解決鉻污染問題。用于水泥回轉窯高溫帶,干式搗打料銷售重點研究耐火材料的掛窯皮性、荷重軟化溫度和康熱震性;實現水泥窯用耐火材料全窯無鉻化。主要有:方鎂石—鐵鋁尖晶石磚、鎂鐵鋁復合尖晶石磚、鎂鈣鋯磚、鎂鋁尖晶石磚等無鉻化尖晶石磚。
生產MgO-C磚常用的結合劑有煤焦油,煤瀝青和石油瀝青,以及特殊碳質樹脂,多元醇,瀝青變性酚醛樹脂,合成樹脂等。目前所用到的結合劑有以下幾種類型:瀝青類物質。焦油瀝青是一種熱塑性材料,具有與石墨、氧化鎂親和力大,炭化后殘碳率高,成本低的特點,過去曾大量使用;但是焦油瀝青中含有致癌的芳香烴,尤其是苯并茁含量高;由于環境意識的加強,現在焦油瀝青的使用量在減少。樹脂類物質。合成樹脂是由苯酚和甲醛反應制得,在常溫下便能和耐火材料顆粒很好的混合,炭化后殘碳率高,是當前生產MgO-C磚用主要結合劑;但它炭化后形成的玻璃態網絡結構,對耐火材料的抗熱震性和抗氧化性都不理想。
通過添加碳,可生產多種耐火磚,特別是鎂碳質高級堿性耐火材料。向耐火材料中添加碳有多種方法:焦油瀝青或合成樹脂浸漬鎂鋁碳磚,燒結氧化物耐火材料的開口氣孔率約為12%,這些孔隙大部分可被焦油瀝青或樹脂所填充。由于揮發份的揮發、致密度相對較低,這類制品的殘碳率約為2%~3%。以特級礬土熟料、電熔鎂砂、酚醛樹脂及高純石墨為主要原料,配以各種添加劑研制的鋁鎂碳磚,應用于宣鋼煉鋼廠80噸轉爐鋼包取得了良好的效果,滿足了生產的要求.1 濕法噴補是將耐火集料、結合劑、添加劑與水混合制成一定稠度的泥漿,然后通過噴補機用壓縮空氣鎂鋁碳磚將泥漿噴射到噴補面上的一種方法。