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随着我国的资源环境形势日益严峻,钢铁、冶金、石油和化工等高能耗行业所面临的节能减排压力也将日益增加。轻质耐火材料以其低密度,低热导率,重烧后线变化小等优点,能够充分降低工业窑炉等热工设备的建设成本,减少窑炉热损失,因此其在高温窑炉设备领域备受青睐。其中,氧化铝空心球是一种理想的轻质骨料,对于氧化铝空心球轻质浇注料的研究具有重大的现实意义和理论价值。本文采用纳米硫酸钡和纳米氟化钙对空心球进行表面改性。此外,以氧化铝空心球作为骨料制备浇注料,研究了颗粒级配、微粉及引入外加剂对浇注料相关性能的影响。探索了这些因素对浇注料成分、结构和强度的作用机理。(1)通过一步沉淀法制备纳米硫酸钡,pH=5.2时,在室温条件下得到的硫酸钡颗粒均匀,尺寸小于50nm,在不同的钙离子浓度下得到了尺寸均匀形貌良好的纳米氟化钙；(2)采用纳米硫酸钡溶液和纳米氟化钙溶液对氧化铝空心球进行表面修饰,然后进行热处理,均在空心球表面形成涂层,氧化铝空心球的强度增强50%-80%,采用修饰过的氧化铝空心球做为骨料,浇注料的强度明显增强；(3)得到实验体系的最佳颗粒级配,并研究了α-A1203微粉对浇注料性能的影响。α-A1203微粉含量较低时,主要作用是增加流动性,而α-A1203微粉含量较高时,则其主要作为基质材料。当开气孔率在一定程度范围内变化时,开气孔体积与闭气孔的体积呈负相关的线性关系；(4)在1400℃处理时硫酸钡会发生分解,并且与浇注料的基质生成了六方钡长石相。氟化钙在此温度下也会发生分解,主要形成六铝酸钙,还有少量钙黄长石产生。铝酸钙的生成是体积膨胀的过程,这也是氟化钙对浇注料产生影响的主要原因。(5)向浇注料中引入硫酸钡和氟化钙时,浇注料的机械性能会有所降低,但是其抗铝液侵蚀性能会得到大幅增强,硫酸钡的增强作用最明显。