磷酸盐结合浇注料是用磷酸(40%-60%)或者磷酸二氢铝为结合剂，选择不同的耐火骨料与粉料配置而成。磷酸盐结合浇注料的高温性能优良，可以有效的抗气体与颗粒冲刷，且凝结时间较快。磷酸盐结合浇注料需要加热才能够 拥有强度。当外加促凝剂时，可以使浇注料在常温下硬化，轻质保温砖一般选择铝酸钙水泥或者镁砂作为促凝剂。需要注意的是，磷酸很容易与原料当中的杂质铁反应生成氢气，从而导致试样膨胀，气孔率增加。为了避免这种情况的发生，磷酸盐结合浇注料在使用之前需要困料24h，也可以选择外加抑制剂在铁表面形成薄膜，来防止铁与磷酸的反应。
磷酸盐结合耐火材料在工业窑炉中的应用十分广泛，例如在回转窑中使用磷酸盐不烧砖可以产生良好的经济效 益，在玻璃窑窑口使用磷酸盐结合刚玉质浇注料可以有效的增加材料的使用周期。
磷酸结合刚玉质浇注料一般选择氢氧化铝，铝酸钙水泥，活性氧化铝微粉，镁砂或者alphabond作为促凝剂，它 的使用温度为1500-1800℃，山东耐火砖在大多数工业窑炉当中应用广泛。其中，研究以镁砂为促凝剂的磷酸盐化学 结合陶瓷材料的结合机理，结果表明镁砂与未聚合的磷酸盐反应生成MgHPO4•3H2O晶体，该晶体产物的生成使凝 胶结构转变成为凝胶-晶体结构，这种结构有助于材料形成更加合理的微观结构，从而提高早期强度，化学反应如下：
2H3PO4+MgO→Mg(H2PO4)2+H2O (1)
H3PO4+MgO→MgHPO4+H2O (2)
2H3PO4+3MgO→Mg3(PO4)2+3H2O (3)
因为镁砂与磷酸的反应速率较快，因此必须严格控制镁砂的粒径和用量，以便获得合适的硬化速度和较好的流动 性。
研究不同结合系统(H3PO4+Al(OH)3，H3PO4+ρ-Al2O3)对磷酸结合浇注料性能的影响。 结果表明氢氧化铝的来源不同，浇注料在30℃下化学反应也不相同。不同的磷酸盐结合相可以直接影响到试样的凝结 时间和高温下的相转变。当使用alphabond作为促凝剂时，alphabond先与水反应形成氢氧化铝，然后再进一步与磷 酸反应。当磷酸结合刚玉质浇注料以氢氧化铝为促凝剂时，它的硬化机理如下：
Al(OH)3+3H3PO4=Al(H2PO4)3+3H2O (4)
Al(H2PO4)3↔2AlPO4•xH2O+2H3PO4 (5)
2Al(H2PO4)3273℃→Al2(H2P2O7)3+3H2O (6)
x2Al2(H2P2O7)500℃→[Al(PO3)3]x+3H2O或2H3PO4215℃→2H4P2O7+H2O (7)
H4P2O7+Al2O3427℃~450℃→2AlPO4+H2O (8)
当采用铝酸钙水泥作为促凝剂时，磷酸根离子会与Ca2+反应形成具有良好胶凝性的CaHPO4使试样硬化，主要 化学反应式如下：
Ca2++PO43−+5H++2O2−→CaHPO4+2H2O (9)
无论采用何种促凝剂，磷酸结合刚玉质浇注料的增强均是生成的磷酸盐胶结剂连接骨料与细粉导致的。在经过80 -150℃热处理之后，这种含水磷酸氢盐胶结物脱水生成偏磷酸铝可提高材料的强度，值得注意的是，偏磷酸铝容易与 水发生逆向反应，会导致材料失去强度。经过500℃加热处理后，试样当中开始产生低温型磷酸铝，磷酸铝是一种类 似于石英的片状结构，能够给浇注料提供优异的高温性能。借助相图(图1)对磷酸结合刚玉质浇注料的高温 性能进行了研究，从图1.2中我们可以发现，在Al2O3-P2O5系统中仅存在两种化合物：磷酸铝与偏磷酸铝。在磷酸结 合刚玉质浇注料当中，磷酸含量通常在8%-15%之间，而P2O5的含量在3%-10%之间。因此磷酸结合刚玉质浇注料的高温结合相为片状磷酸铝，且在1300℃-1500℃范围内能够产生少量液相，少量液相的生成可以促进试样的烧结。 磷酸结合刚玉质浇注料的这种液相包裹结合相，结合相连接骨料与基质的结构给试样提供了优异的高温性能。
图1 Al2O3-P2O5系二元相图活性氧化铝微粉
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