堿性耐火材料(修改后)

1、第六章堿性耐火材料以氧化鎂或氧化鈣或者以兩者為主要成分的耐火材料統(tǒng)稱為堿性耐火材，主要有鎂質(zhì)耐火材料，鎂鈣（或稱富鎂白云石）質(zhì)耐火材料，白云石質(zhì)耐火材料，鎂橄欖石質(zhì)耐火材料，鎂銘尖晶石質(zhì)耐火材料，鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料。目前，國(guó)內(nèi)外除了鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的使用比例較小以外，其他堿性材料的應(yīng)用都較廣泛，但由于鎂銘尖晶石質(zhì)材料存在環(huán)境污染問(wèn)題，使用比例正逐漸減少。近20年來(lái)，由于冶煉技術(shù)的進(jìn)步，要求耐火材料必須具備優(yōu)良的高溫性能，尤其是抗熔渣侵蝕性和滲透性能，因此出現(xiàn)了在MgO-CaO系材料中引入碳系材料的MgO-CaO-C系列產(chǎn)品，諸如：MgO-C磚,MgO-CaO-C磚,MgO-Al2O3-C科

2、等,而且發(fā)展之快，應(yīng)用之廣，效果之優(yōu)是其他材料難與之相比擬的，以MgO、CaO、或者M(jìn)gO-CaO基組成的堿性耐火材料，其顯著特點(diǎn)是耐火度高，高溫力學(xué)性能好，抗渣蝕能力強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐（尤其復(fù)吹轉(zhuǎn)爐）、電爐、爐外精煉、鋼包、有色金屬冶煉、水泥等工業(yè)領(lǐng)域。CaO除了具有上述性能外，還具有除磷、除硫，凈化鋼水的作用。第一節(jié)鎂質(zhì)耐火材料通常所說(shuō)的鎂質(zhì)耐火材料是指MgO含量在85%及其以上的材料，普通鎂醇、高純鎂醇，熔粒再結(jié)合鎂醇，以及C2s結(jié)合的鎂醇等都屬于這類(lèi)耐火材料。冶金鎂砂是作為一種產(chǎn)品直接用于冶金爐或其他裝置，它也應(yīng)屬鎂質(zhì)耐火材料范疇，僅這種產(chǎn)品應(yīng)用范圍狹窄。鎂質(zhì)耐火材料曾大量用于平爐側(cè)

3、墻，蓄熱室，電爐側(cè)墻，爐外精煉SKF熔池、電磁攪拌區(qū)、渣線，也曾用于VAD、LF爐熔池和渣線，目前已被MgO-C材料或鎂銘材料取代。從目前情況看，鎂質(zhì)耐火材料的發(fā)展與其他材料相比日趨暗淡，尤其普通鎂醇，C2s結(jié)合鎂醇等，但所用原料鎂砂日趨向高純高密方向發(fā)展，倍受?chē)?guó)內(nèi)外耐火材料工作者的重視，其基本原因在于它是生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)堿性耐火材料的基礎(chǔ)。一、特性以MgO為主成分的鎂質(zhì)耐火材料，具有耐火性能高、高溫強(qiáng)度大和抗堿性熔渣侵蝕性好的特點(diǎn)是由MgO自身特性決定的。影響這種材料性能的因素主要是化學(xué)成分，燒成溫度以及與之相關(guān)的顯微結(jié)構(gòu)。（一）強(qiáng)度國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了化學(xué)組成對(duì)鎂科性能的影響，結(jié)果認(rèn)為，研究鎂科的

4、高溫強(qiáng)度，尤其是高溫抗折強(qiáng)度，實(shí)為研究鎂醇的關(guān)鍵。同時(shí)指出，高溫強(qiáng)度大的鎂醇，抗渣性能和抗熱震性能皆優(yōu)。M.Peatfield和D.R.F.Spencer等人研究了SiO?、AI2O3、Fe2O3、C2O3、B2O3等雜質(zhì)對(duì)鎂醇高溫抗折強(qiáng)度的影響，指出B2O3影響最大。(1) .化學(xué)成分的影響（1） CaO和SiO2科中CaO和SiO2對(duì)其強(qiáng)度影響頗大，在燒成過(guò)程活性大的CaO應(yīng)先與SiO2反應(yīng)生成CaO-SiO2化合物，它們可以是CaO$。2,也可以是2CaOSiO2,或3CaOSiO2,這與CaO和SiO2,含量比有關(guān)。倘若CaO含量低于SiO2,CaO與SiO2反應(yīng)后，多余的SiO2必與

5、MgO反應(yīng)，并進(jìn)一步與CaO-SiO2反應(yīng)，生成熔點(diǎn)低的CaOMgO-SiO2（CMS）或3CaOMgO2SiO2(C3MS2),從而顯著降低鎂醇的高溫強(qiáng)度，調(diào)整CaO和SQ含量，使其形成C2s高溫相，避免CM序口C3MS低熔相形成非常必要。國(guó)內(nèi)有人曾研究過(guò)CaO/SiQ克分子比對(duì)鎂醇性能的影響，結(jié)果顯示2,當(dāng)CaO/SiO2克分子比為2.02.5,SiO2含量0.80.9wt%時(shí)，醇的顯氣孔率最低，1400c下的抗折強(qiáng)度最高，1500C蠕變速率最小，D.R.F.Spencer等人研究了15001600c下不同CaO/SQ對(duì)含SiO20.3wt%和0.85wt%的鎂醇高溫抗折強(qiáng)度的影響，指出，

6、當(dāng)CaO/SiO2>2.0時(shí)，可獲得最高強(qiáng)度；若SiO2含量增加，獲得最高強(qiáng)度時(shí)的CaO/SiO2也相應(yīng)降低。國(guó)內(nèi)外研究CaO/SiO2克分子比對(duì)鎂醇高溫強(qiáng)度的變化規(guī)律非常相似，結(jié)果也很吻合。在研究含SiO20.30.85wt%,CaO/SQ比為3.0時(shí)的鎂醇的高溫應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系時(shí)，認(rèn)為，鎂醇的變形量隨著SiO2含量的增加而增大，而隨MgO含量的提高而降低。因此，為提高高溫強(qiáng)度降低變形量，應(yīng)提高醇中的Mg*量，盡可能降低SiO2含量，若料中SiO2給定時(shí)，可調(diào)整CaO/Si6比，以獲取最大的高溫抗折強(qiáng)度。(2) Al2O3、F-O3和Cr2O3的影響在天然菱鎂礦制取的鎂砂中，通常含有Al

7、2O3和Fe2O3等雜質(zhì)，對(duì)于我國(guó)遼寧菱鎂礦來(lái)說(shuō)，Al2O3和Fe2O3含量較低，一般分別在0.20.3%和0.60.8%之間，盡管含量較低，但對(duì)鎂醇高溫強(qiáng)度有不同程度白影響，當(dāng)鎂醇中的CaO和SiO2含量極低，而且CaO/SiO2很低的條件下，可將Al2O3>Fe2O3和C2O3與MgO的相關(guān)系視為MgO-Al2O3、MgO-Fe2O3和MgO-Cr2O3系。MgO-Fe2O3系中的MgOFe2O3分解溫度(固化溫度)高達(dá)1720C,MgOFe2O3在方鎂石中的溶解度隨溫度的提高而增大，盡管方鎂石吸收大量Fe2O3形成方鎂石富氏體后仍保持其很高的耐火性能，這種富氏體與方鎂石在高溫下連成

8、整體，呈高的直接結(jié)合結(jié)構(gòu)。從MgO-R2O系統(tǒng)相圖也可以看出，MgOAl2O3和MgOC2O3固化溫度分別為1995c和2350c左右，R2O3在方鎂石中的溶解度以Fe2O3為最大，其次是C2O3,最小是Al2O3,在1700c下，分別為70%、40%和3%。冷卻過(guò)程，MgOAl2O3和MgOFe2O3幾乎全部脫溶填充于方鎂石晶界處，MgOC2O3部分脫溶在方鎂石顆粒內(nèi)部，強(qiáng)化方鎂石的抗渣蝕性，構(gòu)成了主晶相與主晶相，主晶相與結(jié)合相，結(jié)合相與結(jié)合相間的相互鑲嵌的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，由此看來(lái)，當(dāng)鎂醇中CaO、SiO2含量極低，CaO/SiO2也很低的情況下，Al2O3、Fe2O3和Cr2O3對(duì)鎂醇的顯微結(jié)

9、構(gòu)和高溫強(qiáng)度起有益的作用。當(dāng)科中CaO和SiO2含量較高，且CaO/SiO2比較高時(shí)，可用尖晶石一C2s相圖來(lái)表示。盡管MA、MK、MF和C2s均為高耐火相，其熔點(diǎn)分別為2135C、2180C、1720c(確切的說(shuō)，應(yīng)該是分解溫度)和2130c，但這些尖晶石和C2s共存，其熔點(diǎn)顯著降低，分別為：1418C、1700c和1380C。從R2O3在硅酸鹽相中的溶解度看，C2O3遠(yuǎn)小于Al2O3,更小于F及O3,可見(jiàn)，這些R2O3對(duì)鎂醇高溫強(qiáng)度的不利影響，應(yīng)以Fe2O3為最大，其次Al2O3°Spencer等人研究結(jié)果也認(rèn)為，當(dāng)CaO/SiO2較高時(shí)(30),A2O3和Fe?O3都明顯降低鎂

10、醇的高溫強(qiáng)度，其原因是由于Al2O3和Fe2O3與CaO反應(yīng)生成鋁酸鈣和鐵酸鈣或鐵鋁酸四鈣等低熔相造成的。(3) B2O3的影響B(tài)2O3來(lái)源于海水鎂砂或鹽湖鎂砂，天然菱鎂礦中含B2O3極少或幾乎沒(méi)有，即使海水鎂砂、鹽湖鎂砂中含B2O3千分之幾數(shù)量級(jí)，但對(duì)高純鎂醇高溫強(qiáng)度的有害影響卻非常大，因此在生產(chǎn)海水或鹽湖鎂砂過(guò)程中，要特別注重萃取B2O3工藝，使鎂砂中的B2O3含量盡可能降到最低。研究和使用結(jié)果認(rèn)為，B2O3含量應(yīng)在0.03wt%或以下。為提高高純鎂醇的高溫強(qiáng)度，在制取鎂砂過(guò)程中，往往加入少量CaO以調(diào)整鎂砂中CaO/SiO2比至2.0或以上。將有害雜質(zhì)SiO2轉(zhuǎn)變成高溫結(jié)合相C2S,當(dāng)有

11、B2O3存在時(shí)，磚中的結(jié)合相C2s在1150c左右將發(fā)生熔融，破壞醇的原始組織結(jié)構(gòu)，從而顯著降低醇的高溫強(qiáng)度，據(jù)報(bào)道，B2O3對(duì)這種C2s結(jié)合的高純鎂醇的高溫抗折強(qiáng)度的有害影響是Al2O3的7倍，F(xiàn)e2O3的70倍。D.R.F.Spencer等人進(jìn)行過(guò)B2O3含量對(duì)局純鎂醇局溫抗折強(qiáng)度的影響研究，結(jié)果認(rèn)為，醇的高溫抗折強(qiáng)度隨B2O3含量的提高而降低，隨CaO/SiO2比的增大而明顯增高，提出，鎂科中B2O3的含量如.03wt%為好。2.燒成溫度的影響鎂醇本據(jù)MgO含量的不同分低純和高純兩大類(lèi)，低純鎂醇和高純鎂醇的結(jié)合相不同，燒成溫度也有明顯的差異，前者多數(shù)為硅酸鹽低熔相結(jié)合屬液相燒結(jié)，后者為高

12、溫相（如C2S）,和自結(jié)合相結(jié)合屬固相燒結(jié)。以低熔硅酸鹽結(jié)合的低純普通鎂醇，燒成溫度一般在15507580c之間。超過(guò)最高燒結(jié)溫度將會(huì)產(chǎn)生變形，收縮大，從而導(dǎo)致廢品率增高。燒成溫度低，制品燒不結(jié)，性能變差。高純鎂醇由于純度高（通常在97%以上），燒成溫度一般在17501800C,在純度允許范圍內(nèi)，燒成溫度高比低好，燒成溫度的提高，利于晶粒間的相互擴(kuò)散。提高排除氣孔速度，從而強(qiáng)化晶粒聚集再結(jié)晶能力，提高主晶相與主晶相、主晶相與結(jié)合相間的直接結(jié)合程度，低熔硅酸鹽相呈孤島狀分布于晶界處，從而提高其制品的體積密度和高溫強(qiáng)度，降低顯氣孔率。燒成溫度與高溫強(qiáng)度等其他性能的這種依賴關(guān)系同樣適用于高純直接結(jié)合

13、鎂銘醇和其它醇種，比如1200C和1750C下燒成直接結(jié)合鎂銘科，1500C下的抗折強(qiáng)度由6.0mpa提高至ij13.8mpa,顯氣孔率從16.5%降低到14.5%。（二）抗渣性鎂醇的抗渣性與磚的成分有關(guān)，也與熔渣的成分有關(guān)，鎂醇中的MgO含量越高，抗高堿度（CaO/SiO2比高）渣越好，抗酸性渣能力越差，同時(shí)MgO還具有良好的抗高FeO或Fe2O3侵蝕能力。有人研究過(guò)MgO在CaO-FeO-SiO2系爐渣中的溶解度，發(fā)現(xiàn)，MgO的溶解度隨爐渣的堿度和FeO含量的提高而降低，當(dāng)爐渣中CaO含量為17%,FeO57%,SiOz33%時(shí)，MgO溶解度為15%,渣中CaO35%,FeO63%,SiO

14、220%時(shí)，MgO溶解度降為7%,CaO25%,FeO74%,SiO25%時(shí)，MgO溶解度降至4%,即當(dāng)爐渣中CaO/SiO2比0.81增至5,FeO從57%增至74%時(shí)，鎂醇中的MgO在該渣中溶解度降低近四倍，這可從MgO在CaO-SiO2-FeO三元系相圖中的溶解度予以說(shuō)明。郁國(guó)城進(jìn)行過(guò)CaO-SiO2-FeO渣系在1400c和1600c下，對(duì)白云石磚中CaO的侵蝕，并繪制了有關(guān)狀態(tài)圖，將熔渣分為均質(zhì)體和非均質(zhì)體。所謂均質(zhì)體是指熔渣成分落在全液相區(qū)內(nèi)，非均質(zhì)體是熔渣成分處在液相與固相共存區(qū)內(nèi)，認(rèn)為均質(zhì)體熔渣對(duì)CaO的侵蝕遠(yuǎn)較非均質(zhì)體嚴(yán)重，均質(zhì)體和非均質(zhì)體熔渣由渣中CaO/SiO2比和FeO

15、含量決定。一般來(lái)說(shuō)，CaO/SiO2高，F(xiàn)eO含量也相對(duì)的高者，一般多是非均質(zhì)體渣系，同樣對(duì)鎂醇中的MgO侵蝕要小，反之則大。這與MgO在CaO-SiO2-FeO渣系中的溶解度相吻合。鎂醇具有良好的抗堿性熔渣性能，而現(xiàn)代煉鋼技術(shù)和爐外精煉的一些工藝中，諸如轉(zhuǎn)爐、電爐以及爐外精煉的LF、VAD、SKF爐等，熔渣均呈堿性，CaO/SiO2都相當(dāng)高，有些高達(dá)5或以上，而且FeO含量也較高。因此，鎂醇從抗堿性熔渣侵蝕性考慮，應(yīng)該是可以的。但實(shí)際上很少使用，除了早期在SKF爐使用高純鎂磚，電爐及平爐爐墻和鐵水罐曾使用普通鎂醇外，其他均不采用。鎂醇抗酸性熔渣性差，主要是因?yàn)殒V醇中的主成分MgO與渣中的Si

16、O2在高溫下起反應(yīng)生成熔點(diǎn)較高的鎂橄欖石（M2s熔點(diǎn)為1890C）,隨后鎂橄欖石立刻與渣中的CaO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的鈣鎂橄欖石或者生成鎂薔薇輝石、鐵鋁酸四鈣，從而降低鎂醇中的MgO含量。在高堿度爐渣中，與此情況不同，由于爐渣中CaO含量高，渣中SiO2首先與比MgO活潑的CaO反應(yīng)，形成高熔點(diǎn)的C2S,彳fCaO完全吃掉后，再與MgO作用，不過(guò)這種作用在堿度很高時(shí)是比較困難的，因此，在使用鎂醇時(shí)，首先必須考慮爐渣的堿度。（三）耐火性能耐火性能通常是指耐火度和荷重軟化溫度，對(duì)于MgO含量92%或以上鎂醇來(lái)說(shuō)，耐火度高于1790C,荷重軟化溫度根據(jù)Mgg量不同有較大區(qū)別，92%右MgO#一般在158

17、01600C,>97貽量者一般在17501800c或更高。（四）顯微結(jié)構(gòu)包括直接結(jié)合高純鎂醇在內(nèi)的其他任何直接結(jié)合科的顯微結(jié)構(gòu)，都應(yīng)具有構(gòu)成磚的主晶相與主晶相、主晶相與次晶相、次晶相間直接結(jié)合程度高以及低熔相少且呈非連續(xù)分布的特點(diǎn)。這種顯微結(jié)構(gòu)是決定醇高溫性能優(yōu)的關(guān)鍵。低純鎂砂或鎂磚（比如MgO于2%）和高純鎂砂或鎂醇（MgO;97%）的顯微結(jié)構(gòu)截然不同。前者大量的低熔硅酸鹽相呈連續(xù)或基本連續(xù)分布在方鎂石晶粒周?chē)芥V石晶粒被硅酸相所包裹，方鎂石相間很少看到直接接觸，在較低溫度（達(dá)到硅酸鹽相與方鎂石的低熔點(diǎn)時(shí)）下，存在于方鎂石晶粒周?chē)墓杷猁}層逐漸變成液態(tài)，方鎂石晶粒間失去結(jié)合力，從而弱

18、化了磚的強(qiáng)度。后者低熔硅酸鹽相很少，呈孤島狀分布在方鎂石晶粒相接的穴隙內(nèi)，為袋狀形，直接結(jié)合率高，在較高溫度下仍基本保持這種結(jié)構(gòu)特征。因此，直接結(jié)合高純鎂磚具有較高的高溫強(qiáng)度。二、生產(chǎn)工藝（一）普通鎂醇1 .原料性能我國(guó)生產(chǎn)普通鎂醇的主要原料是普通燒結(jié)鎂砂（常稱為制磚鎂砂）。這種鎂砂是在豎窯中分層加入菱鎂礦和焦炭進(jìn)行煨燒制得的。因此，SiO2和CaO含量，尤其是SiO2要比菱鎂礦中的高。對(duì)其性能要求主要是化學(xué)成分和燒結(jié)程度。燒結(jié)鎂砂的化學(xué)組成應(yīng)為：MgO>90%,CaO交5%,SiO2i5%。燒結(jié)程度一般以密度衡量，要求其值應(yīng)不低于3.18gcm-3,灼堿03%。鎂砂的外觀呈棕黃色或茶褐

19、色，結(jié)晶良好。若原料中CaO較高時(shí)，可在破碎后進(jìn)行水化處理，使CaO水化后再進(jìn)入料倉(cāng)儲(chǔ)存。2 .粒度組成及配料粒度組成確定原則應(yīng)符合最緊密堆積原則和有利于燒結(jié)原則。臨界粒度可根據(jù)醇的外觀尺寸和單重確定。一般來(lái)說(shuō)，單重5kg以下，臨界粒度應(yīng)為2mm；510kg的，臨界粒度為2.53.0mm；10kg以上的，臨界粒度為34mm。各種粒度的級(jí)配一般可遵循“兩頭大中間小”的原則，實(shí)際生產(chǎn)中采用下列粒度級(jí)配較為普遍，即臨界粒度0.5mm的占55%60%,0.50.088mm的占5%10%,M0.088mm的占35%40%。根據(jù)泥料的成型性能與磚坯外觀，也可適當(dāng)調(diào)整上述比例。若磚坯密度小，可適當(dāng)增加粗粒比

20、例；若磚坯外觀粗糙，可適當(dāng)增大中間粒度比例，以達(dá)到提高坯體質(zhì)量的目的。增大臨界粒度尺寸或粗粒比例，有利于抗熱震性的提高；增加細(xì)粉含量或降低細(xì)粉尺寸，有利于燒結(jié)。在生產(chǎn)中也可以加入部分破碎后的廢磚坯，其加入量一般不超過(guò)15%,或者在成型過(guò)程將廢磚坯搗碎，直接摻到泥料中進(jìn)行成型。結(jié)合劑可采用亞硫酸鹽紙漿廢液，密度為1.21.25gcm-3或者M(jìn)gCl2水溶液（稱鹵水），它對(duì)鎂醇燒結(jié)起促進(jìn)作用。也可采用三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉作結(jié)合劑。但通常后兩種結(jié)合劑用來(lái)生產(chǎn)不燒磚為多。3 .泥料的混練泥料的混練常用濕碾機(jī)和強(qiáng)制試混料機(jī)。濕碾機(jī)具有泥料密度大產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)。但存在不均勻和顆粒被粉碎，從而改變?cè)瓉?lái)顆粒組

21、成的缺點(diǎn)，強(qiáng)制式混料機(jī)具有混料均勻顆粒再破碎率低的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是泥料密度和產(chǎn)量較濕碾機(jī)低?；炝蠒r(shí)的加料順序?yàn)椋合燃宇w粒料，混2分鐘左右，再加結(jié)合劑（一次加完），再混23分鐘，待全部顆粒料都被結(jié)合劑濕潤(rùn)后再加入細(xì)粉，再混10分鐘左右?；炀毢蟮哪嗔献詈眠M(jìn)行胭料，但捆料時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免MgO水化，但最好使CaO水化?；旌竽嗔蠟楸苊饬６绕?，皮帶運(yùn)輸距離不宜過(guò)長(zhǎng)。若無(wú)皮帶運(yùn)輸，僅是料槽吊運(yùn)，粒度偏析基本不存在。4 .成型磚坯成型主要有摩擦壓磚機(jī)、杠桿壓磚機(jī)、水壓機(jī)、油壓機(jī)或加壓震動(dòng)成型機(jī)。在我國(guó)絕大多數(shù)采用摩擦壓磚機(jī)成型，加壓震動(dòng)成型機(jī)主要用于手工成型特異形坯體。機(jī)壓成型應(yīng)遵循“布料均勻，先輕后重”

22、的原則。布料均勻可獲取密度均勻的磚坯，先輕后重是指先輕打，目的是為了排除料中的氣體，避免磚坯產(chǎn)生層裂，氣體排出后可重打，目的是獲得坯體的高密度。5 .干燥干燥目的是為了排除水分，在干燥過(guò)程發(fā)生的物理化學(xué)變化，包括水份蒸發(fā)和鎂砂水化兩個(gè)過(guò)程，干燥初期干燥溫度不宜過(guò)高，溫度過(guò)高，坯體中的水份蒸發(fā)過(guò)快，產(chǎn)生的蒸汽壓力過(guò)大，容易使坯體產(chǎn)生裂紋，同時(shí)溫度過(guò)高也加速鎂砂的水化速度，從而引起坯體的膨脹，導(dǎo)致其脹裂，因此，坯體的干燥初期，溫度盡可能較低，比常溫高1075c即可。若采用隧道干燥器干燥，坯體的入口溫度控制在3035c之間，出口溫度在100720c之間。干燥時(shí)間視坯體尺寸（尤其厚度尺寸）而定，大磚坯

23、體干燥時(shí)間較長(zhǎng)，坯體的裝窯水分應(yīng)控制在0.3%左右。6 .裝窯裝窯要遵循“平、直、穩(wěn)”原則。平是指窯坑要鋪平，直、穩(wěn)是指每垛磚坯要直和穩(wěn)。裝窯高度一般不超過(guò)800mm,而且每層高度為400mm左右時(shí)要平鋪一層拉磚，以便使該層科連成一體，保持其穩(wěn)定性，磚坯與磚坯間留35mm間隙，垛與垛之間留1075mm的間隙，以確?；鹧娴牧魍āＱb窯密度應(yīng)考慮窯內(nèi)溫度分布，溫度高區(qū)，裝窯密度要大些，溫度低區(qū)裝窯密度要小些，以確保磚坯在窯的各區(qū)溫度的均勻性。這點(diǎn)采用溫度分布不勻的倒焰窯燒成時(shí)，尤須注意。7 .燒成鎂磚燒成在隧道窯或倒焰窯內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)量大用隧道窯為宜，產(chǎn)量小用倒焰窯較好。隧道窯燒鎂磚的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)較倒焰窯

24、低，產(chǎn)品質(zhì)量較為之好，但隧道窯一次投資高。鎂醇燒成時(shí)所發(fā)生的物理化學(xué)變化除了物理水的排除和水化產(chǎn)物的分解外，其他的變化在原料煨燒過(guò)程基本完成，制品的礦物組成可以認(rèn)為與燒結(jié)鎂砂基本相同（制科時(shí)不加的任何添加劑），只是反應(yīng)接近平衡的程度和礦物組成分布的均勻性有所改變。鎂醇的燒成制度主要從燒成過(guò)程物理水的排除，水化產(chǎn)物的分解和坯體在不同溫度期的結(jié)合強(qiáng)度方面考慮。200c以下，主要是水分的排除，升溫速度不宜過(guò)快；400600c水化產(chǎn)物的分解結(jié)構(gòu)水析出，升溫速度要適量降低；6001000c結(jié)合劑（為紙漿）失去結(jié)合作用，而液相尚未生成，坯體主要靠顆粒間的摩擦力來(lái)維持，升溫速度不宜過(guò)快；12007500c液

25、相開(kāi)始出現(xiàn)，并形成陶瓷結(jié)合，升溫速度可適量提高；1500c燒成最終溫度，陶瓷結(jié)合已較完整，坯體強(qiáng)度較大，升溫速度可快。燒成最終溫度下的保持時(shí)間視制品大小而定。燒成在弱氧化氣氛中進(jìn)行，目的是使鎂砂中可能存在的FeO轉(zhuǎn)變成F02O3,并與MgO反應(yīng)生成耐火性能好的MgOFe2O3（MF）。冷卻時(shí)，在液相凝固前磚坯具有較強(qiáng)的塑性，可緩沖熱應(yīng)力，降溫速度可以快，當(dāng)液相凝固后坯體失去塑性，緩沖熱應(yīng)力能力大大減弱，降溫速度可適當(dāng)降低。（二）高純鎂轉(zhuǎn)1 .燒結(jié)鎂醇(1)原料要求高純鎂醇用原料可以是一步燃燒高純鎂砂，也可以采用二步燃燒高純鎂砂或海水或鹽湖鎂砂。在我國(guó)主要用二步煨燒砂，這種高純砂化學(xué)成分分布均勻

26、，體積密度大，吸水率低，是生產(chǎn)高純鎂醇的優(yōu)質(zhì)原料。高純鎂砂的技術(shù)要求：MgO>97%,CaO<1.5%,SiO<1.5%,顆粒體積密度>3.3gcm-3,燒結(jié)良好，結(jié)晶致密，無(wú)欠燒料。(2)生產(chǎn)工藝高純鎂醇的生產(chǎn)工藝與普通鎂科基本相同，不同點(diǎn)主要是成型壓力和燒成溫度要比普通鎂磚高。坯體成型多采用630t高噸位摩擦壓磚機(jī)，其體積密度通常要求達(dá)3.1gcm-3或略高。燒成溫度視鎂醇中的MgO含量及其CaO/SiO2比而定，一般在17501800C,燒成最高溫度下的保溫時(shí)間與磚形大小有關(guān)，磚形大單重大磚坯，保溫時(shí)間較長(zhǎng)，反之則短，但至少保溫8小時(shí)，方可獲得結(jié)晶良好，直接結(jié)合率

27、高的制品。燒后冷卻溫度不宜過(guò)快，以免造成冷卻裂紋的產(chǎn)生。2 .C2s結(jié)合鎂科在高純鎂醇中，還有一種產(chǎn)品叫C2s結(jié)合的高純鎂醇，這種產(chǎn)品具有高的荷重軟化溫度和高溫強(qiáng)度，以及良好的抗堿性渣的侵蝕能力。我國(guó)遼寧菱鎂礦生產(chǎn)的高純鎂砂CaO/SiO2通常都小于1,為使砂中SiO2全部轉(zhuǎn)變成C2s高溫相，往往引入部分CaO,使其低熔硅酸鹽結(jié)合相變?yōu)镃2s高溫結(jié)合相。CaO可以在生產(chǎn)砂時(shí)引入，也可在制磚的基質(zhì)中引入，我國(guó)的郁國(guó)城7等人于20世紀(jì)50年代末，陳人品等人于20世紀(jì)70年代初，以及英國(guó)的D.R.F.Spencer等人于20世紀(jì)70年代進(jìn)行過(guò)C2s結(jié)合鎂醇性能的研究，研究結(jié)果都認(rèn)為，CaO/SiO2

28、為23時(shí)，可明顯提高制品的荷軟溫度和高溫抗折強(qiáng)度及抗堿性熔渣侵蝕性，并具有促進(jìn)制品的燒結(jié)作用。郁國(guó)城、雷天壯等人，曾用這種磚在平爐爐頂上使用，其壽命與同爐使用的鎂鋁磚相同，用于平爐后墻，使用200爐以后，殘磚長(zhǎng)度較普通鎂科突出1020mm。80年代初，大石橋鎂礦曾使用這種醇于引進(jìn)30TVOD爐渣線區(qū)進(jìn)行試用，但未獲成功，其壽命僅是燒結(jié)合成鎂銘科的1/11,這肯定是由于熔渣堿度低引起。C2s結(jié)合鎂醇中的C2s有a、3、丫四種變體，675c以下，3一丫型體積膨脹10%左右，引起醇粉化，因此生產(chǎn)時(shí)往往需要穩(wěn)定成耐高溫的3型。其方法一是急冷，保持其3相；二是加入如B2O3、P2O5或C2O3等穩(wěn)定劑。

29、3 .熔粒再結(jié)合鎂醇(1)原料要求采用原料與燒結(jié)鎂醇，C2s結(jié)合鎂醇相同，均是高純菱鎂礦，經(jīng)破碎至要求粒度后，于三相電弧爐中進(jìn)行電熔，電熔溫度較燒結(jié)溫度要高得多，因此鎂砂的密度較高，吸水率也較低。同時(shí)電熔制砂法與二步煨燒制砂法都有降低SiO2的作用。熔粒再結(jié)合鎂醇用原料為電熔高純鎂砂，對(duì)其要求主要是化學(xué)成分和體積密度?；瘜W(xué)成分應(yīng)是MgO>97%,CaO<1.5%,SiO2<1.0%o體積密度>3.45gcm-3,晶體發(fā)育良好，無(wú)疏松料。與燒結(jié)高純鎂砂相比，采用電熔工藝制取的鎂砂明顯地改善鎂砂的顯微結(jié)構(gòu)和密度，這種鎂砂的晶體結(jié)構(gòu)，一般呈大立方形體，其密度接近MgO的真密度

30、。因此，采用這種鎂砂制得的醇抗渣侵蝕和滲透性能及強(qiáng)度優(yōu)于相同或相似化學(xué)成分的燒結(jié)醇，但用該法生產(chǎn)的鎂砂成本較燒結(jié)鎂砂要高，抗熱震性也不及燒結(jié)鎂砂。(2)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝與高純燒結(jié)鎂醇大致相同，但成型磚坯密度要較燒結(jié)磚高，燒成溫度也高于燒結(jié)鎂醇。第二節(jié)鎂鈣質(zhì)耐火材料以MgO和CaO為主要成分的耐火材料稱為鎂鈣質(zhì)耐火材料。其化學(xué)成分MgO40%85%,CaO8%57%。同時(shí)要含有一定量的Al2O3、Fe2O3、SiO2,其含量一般M3%。鎂鈣質(zhì)耐火材料主要有焦油白云石磚、鎂白云石磚、直接結(jié)合鎂鈣醇，此外還有含碳鎂鈣白云石磚主要用于氧氣轉(zhuǎn)爐，爐外精煉爐等。一、焦油白云石磚焦油白云石磚是以燒結(jié)白云石為

31、主要原料或再加入適量燒結(jié)鎂砂（通常以細(xì)粉的形式加入）并以焦油瀝青或石蠟等有機(jī)物作結(jié)合劑而制成的，其工藝流程如圖6-1所示。燒結(jié)白云石中瀝青蒸制破粉碎細(xì)粉或加適量鎂砂粉脫水瀝青加熱加不加熱均可混合機(jī)混合產(chǎn)士日.四7E里希產(chǎn)士日.四泥料稱量成型熱處理成品檢驗(yàn)廢品成品包裝入庫(kù)I*返回破碎發(fā)往用戶圖61焦油白云石磚工藝流程示意圖（一）原料質(zhì)量燒結(jié)白云石熟料質(zhì)量指標(biāo)主要是化學(xué)組成和燒結(jié)程度。因?yàn)檫@兩個(gè)指標(biāo)直接影響科的使用特性。因此要求白云石熟料應(yīng)是純度高和燒結(jié)良好的精選料。其MgO含量48%,CaO48%,Al2O3+Fe2O3+SiO2雜質(zhì)含量應(yīng)w4%,體積密度3.0gcm3。（二）顆粒組成焦油白云石

32、醇顆粒級(jí)配一般采用單一配料，有時(shí)為了提高其抗水化性能，在基質(zhì)中可以引入部分或全部燒結(jié)MgO細(xì)粉，取代易水化的白云石熟料粉。在制定配料時(shí)，既要改善科的致密度和抗水化性，也要改善成型性能。粗顆粒料有利于制品的致密度、抗水化性和抗渣侵蝕能力的提高。用于轉(zhuǎn)爐的焦油白云石醇醇型大，單重大,一般采用大臨界顆粒配料工藝，常用的臨界顆粒為2075mm或870mm,其配料為臨界顆粒3mm占20%25%,37mm占25%30%,10mm占15%20%,細(xì)粉（&0.088mm）占30%35%。若成型后磚坯表面顯得粗糙，可適當(dāng)降低骨料比例，增大細(xì)粉比例。（三）坯料制備1 .烘砂烘砂目的在于防止加熱后的焦油瀝青

33、結(jié)合劑與冷態(tài)白云石砂在混料過(guò)程因白云石砂的吸熱而引起結(jié)合劑流動(dòng)性的降低，從而降低醇的成型性能和成品性能。因此，白云石砂需在較高溫度下烘烤。烘砂溫度高低應(yīng)考慮兩個(gè)因素：一是溫度過(guò)低，混料過(guò)程使焦油瀝青粘度增大，混合不勻，成型困難，溫度過(guò)高，會(huì)使結(jié)合劑部分物質(zhì)揮發(fā)而改變其成分，并污染操作環(huán)境。因此，一般熟料砂應(yīng)控制在200300C,而且只烘大、中顆粒，細(xì)粉可烘可不烘。烘砂設(shè)備主要采用反射爐和立式加熱爐。2 .結(jié)合劑及其制備焦油白云石磚通常采用煤焦油瀝青、石油瀝青、煤焦油和蔥油等作結(jié)合劑。從實(shí)際使用效果和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，以采用煤焦油瀝青和煤焦油的混合結(jié)合劑（簡(jiǎn)稱焦油瀝青）最好，因?yàn)樗休^高的含碳量和較

34、低的軟化點(diǎn)，既利于坯體的成型，也有利醇性能的提高。因此，我國(guó)多數(shù)生產(chǎn)廠均采用這種結(jié)合劑。煤焦油是煤經(jīng)高溫干儲(chǔ)后回收得到的黑色粘稠狀液體，分低溫和高溫干儲(chǔ)焦油，做結(jié)合劑使用的是低溫焦油，它具有軟化點(diǎn)低，揮發(fā)分高，粘結(jié)性好的特點(diǎn)。煤焦油瀝青是煤焦油蒸儲(chǔ)后剩下的濃稠殘?jiān)ê?jiǎn)稱瀝青），其特點(diǎn)是含碳量高，軟化點(diǎn)高，結(jié)合性能較焦油差。瀝青分特硬瀝青（軟化點(diǎn)120C）,硬瀝青（軟化點(diǎn)90120C）,中瀝青（軟化點(diǎn)4060C）及特軟瀝青（軟化點(diǎn)V40C）四種。其中，中瀝青為最合適的結(jié)合劑。也可與其他結(jié)合劑混合使用，也可以單獨(dú)使用。結(jié)合劑加入量在710%范圍內(nèi)，振動(dòng)成型為89%,機(jī)壓成型6%7%。結(jié)合劑的制備方

35、法如下：焦油瀝青需加熱熬制以除去水分和提高流動(dòng)性。加熱熬制通常采用以下幾種方法：金屬鍋加熱和脫水，階梯式薄層加熱與脫水，電氣加熱與脫水，也可采用蒸氣加熱及管道運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)加熱與脫水。（四）混練合理的混練制度應(yīng)該是先加大顆粒，再加結(jié)合劑混12分鐘，再加中顆粒，再混12分鐘后，再加細(xì)粉，并繼續(xù)混合，直至料中無(wú)“油團(tuán)”和“白料”為止。但混練時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)產(chǎn)生細(xì)粉結(jié)成小球。為了使結(jié)合劑充分滲入大顆粒間隙中，可將大顆粒在熱焦油或?yàn)r青中浸泡1015分鐘，再進(jìn)入混料機(jī)中混練。生產(chǎn)中常用的混練設(shè)備有：雙軸和單軸混練機(jī)，混砂機(jī)，濕碾機(jī)等。應(yīng)用最廣泛的是雙軸混練機(jī)和帶加熱裝置的濕碾機(jī)。混練后的泥料溫度控制在1

36、60190為宜。（五）成型成型方法有搗打、機(jī)壓和振動(dòng)三種，常用的為后兩種。1機(jī)壓成型常用摩擦壓磚機(jī)成型焦油白云石磚，料溫是成型坯體質(zhì)量的重要指標(biāo)，若料溫大于170時(shí)，易產(chǎn)生扭曲、起皮、膨脹等。料溫過(guò)低，塑性差，難成型，密度低，而且由于打擊次數(shù)多造成顆粒破碎，破碎后的顆粒由于無(wú)結(jié)合劑的覆蓋，易于水化。機(jī)壓成型適宜料溫為：夏季130150C,冬季140160C。成型坯體密度在2.8gcm-3左右。2振動(dòng)成型振動(dòng)成型一般成型大型磚。其優(yōu)點(diǎn)是成型過(guò)程不破壞顆粒，防止磚的水化，實(shí)際使用證明，振動(dòng)成型磚壽命較機(jī)壓磚長(zhǎng)。采用振動(dòng)加壓成型磚坯，單重大于30kg乃至幾百公斤，振動(dòng)臺(tái)大小依磚尺寸而定。振動(dòng)頻率為每

37、分鐘25002800次，振幅1.52.5mm,采用高頻低幅振動(dòng)效果更好。料溫控制在160180左右，成型前模具烘烤溫度一般在300左右。成型后的焦油磚需用強(qiáng)制通風(fēng)快速冷卻，以免變形。大磚冷卻至5060左右才能脫模。（六）熱處理和浸漬熱處理是提高焦油白云石磚質(zhì)量的重要措施之一，目的一是排除焦油瀝青結(jié)合劑中的揮發(fā)分，二是結(jié)合劑碳化，成為碳結(jié)合，提高醇的強(qiáng)度，通常熱處理采用250400c和10001200c兩種方法。低溫處理（250400C）只能使結(jié)合劑中的揮發(fā)分逸出，磚坯強(qiáng)度低，中溫處理（10001200C）,揮發(fā)分即可排除，也能提高醇的強(qiáng)度。因結(jié)合劑中含有較多碳，因此，熱處理應(yīng)在還原氣氛或中性氣

38、氛中進(jìn)行。熱處理后的制品常用真空浸油法在150左右的焦油瀝青中浸漬，其真空度應(yīng)大于650mmHg（86659.3Pa），浸油時(shí)間不小于8小時(shí)，油壓0.40.5MPa。經(jīng)油浸后的磚具有高密度，低氣孔，殘?zhí)己扛撸瑥?qiáng)度大，抗渣蝕能力強(qiáng)和抗水化性好等特點(diǎn)。使用壽命較未經(jīng)油浸普通焦油白云石磚提高40%或更高。二、鎂白云石磚鎂白云石磚分燒成鎂白云石磚和燒成油浸鎂白云石磚。兩者生產(chǎn)工藝相同，僅后者加真空油浸工藝。經(jīng)真空油浸后的燒成油浸鎂白云石磚的抗渣蝕性和抗?jié)B透性優(yōu)于燒成鎂白云石磚。常用于堿性氧氣轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯，也用于爐外精煉的AOD、VOD、LF、VAD等爐，使用效果要比燒成鎂白云石磚好。鎂白云石磚于20世紀(jì)

39、60年代由日本首次研發(fā)，并成功用于氧氣轉(zhuǎn)爐，在我國(guó)70年代研發(fā)，并用于氧氣轉(zhuǎn)爐，顯著提高氧氣轉(zhuǎn)爐的使用壽命。其研發(fā)重點(diǎn)放在雜志含量和MgO/CaO比對(duì)制品性能的影響上。結(jié)果顯示，Al2O3+Fe2O3+SiO2雜質(zhì)總含量v2%（日本）或3%（中國(guó)），磚中MgO含量以8085%為最好。70至80年代是鎂白云石磚發(fā)展的鼎盛時(shí)期，使用的鎂白云石醇雜質(zhì)總含量V3%,MgO80%或略高。MgO-C產(chǎn)品出現(xiàn)后，轉(zhuǎn)爐及爐外精煉等裝置大部甚至全部被MgO-C磚取代。鎂白云石磚鼎盛時(shí)期之所以發(fā)展這么快是因?yàn)檫@種磚具有良好的高溫性能和使用特性。（一）鎂白云石磚性能1耐火性能鎂白云石醇是由MgO和CaO組成的，其熔

40、點(diǎn)分別為2800c和2570C,由MgOmCaO構(gòu)成的MgO-CaO二元系中的最低共熔溫度為2300C,由這兩種氧化物組成的混合物的熔化溫度沒(méi)有低于2300。因此，整個(gè)系統(tǒng)的混合物是以其高耐火性為特征，荷重軟化溫度一般都在1700或以上。Mg5口CaO二者具有一定的互溶性，在共熔溫度2300c時(shí)，以方鎂石為主的固溶體中有7%CaO,以氧化鈣為主的固溶體含17%MgO,溫度下降，彼此間的溶解度降低，這種溶解作用降低了CaO/SiO2的比值，從而引起相組成的改變，并降低其高溫性能和高溫強(qiáng)度。2強(qiáng)度影響燒成鎂白云石磚強(qiáng)度的主要因素是雜質(zhì)種類(lèi)及其含量，AI2O3、Fe2O3和SiO2是鎂白云石的主要雜

41、質(zhì)。煨燒過(guò)程中，這些雜質(zhì)分別與CaO和MgO反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的C4A（熔點(diǎn)1415）、C2F（1436不一致熔融）、C3A（1545不一致熔融）、CM（S1498不一致熔融）、GMS（1575C不一致熔融）、CAF。這些低熔物在CaO-MgO系統(tǒng)中與主成分共存時(shí)，可在更低溫度下出現(xiàn)液相，如C4AF與CaOMgOmOS共存時(shí)，最低共熔溫度分別為1395C、1370c（有限固溶體）和1350C,OAF和C3A共存時(shí)為1340c（有限固溶體），而且這些鐵、鋁、鈣的化合物熔融后的黏度極小，因此，這些雜質(zhì)對(duì)鎂白云石磚的耐火性能和高溫強(qiáng)度均有非常不利的影響。據(jù)此，鎂白云石磚不宜在高AI2O3、高Fe2O3的

42、熔渣中使用。燒成溫度對(duì)鎂白云石磚高溫強(qiáng)度的影響同樣也是重要的。雜質(zhì)（Al2O3+Fe2O3+SiO2）總含量在2%或以下，MgO在80%或較高的高純鎂白云石合成料必須在17501800下煅燒，才能取得高密度（如3.2gcm-3或略高）低水化率的優(yōu)質(zhì)料，采用這種料生產(chǎn)的醇，至少要在17001750c下燒成，才能獲得高密高強(qiáng)制品。在此燒成條件下制成的鎂白云石磚的1400c下抗折強(qiáng)度一般在5.09.0MPa,1500c抗折強(qiáng)度3.05.0MPa之間。若料煨燒溫度和磚的燒成溫度較低時(shí)，高溫抗折強(qiáng)度明顯降低。盡管鎂白云石磚在高的溫度下燒成獲得高的高溫強(qiáng)度，但較高純鎂磚或直接結(jié)合鎂鉻磚要低許多，抗沖刷能力

43、也不如直接結(jié)合鎂磚和鎂鉻磚。3抗渣性鎂白云石磚具有抗酸性渣和堿性渣的優(yōu)良性能，它可在爐渣堿度變化很大的條件下使用，在爐渣堿度為0.13.0的AOD、VOD爐渣線區(qū)、堿度為2.05.0的SKF爐渣線區(qū)使用，其壽命不亞于再結(jié)合或直接結(jié)合鎂鉻磚和鎂磚。根據(jù)鎂白云石磚的組成以及使用過(guò)程與爐渣的反應(yīng)機(jī)理，鎂白云石磚在堿度高的爐渣中使用較在低堿度爐渣中使用略好，當(dāng)爐渣堿度高時(shí)，即渣中CaO含量足夠高，無(wú)過(guò)剩SiO2或很少時(shí)，則渣中SiO2對(duì)科中MgO和CaO無(wú)侵蝕作用或很小。在此種情況下，鎂白云石磚的使用效果應(yīng)該最好，當(dāng)渣的堿度低，渣中的SiO2過(guò)剩，使用過(guò)程，首先與科中CaO反應(yīng)，在磚表面形成一層以C2

44、s為主的致密耐火層，可進(jìn)一步防止熔渣繼續(xù)滲入磚體內(nèi)部，而且還可以承受更高操作溫度的作用。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，盡管開(kāi)始醇消耗了部分CaO,但它能保持內(nèi)部磚不被爐渣的進(jìn)一步侵蝕。當(dāng)然，渣中SiO2除了主要與CaO作用外，也不可避免同時(shí)與CaO和MgO反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)的CMS和C3MS2，溶解少量MgO這是鎂白云石磚在低堿度渣中使用的不利一面。若渣中CaO含量很高，形成的CMS和C3MS2又繼續(xù)與CaO反應(yīng)生成C2S。從這點(diǎn)出發(fā)，可以認(rèn)為，高CaO含量的鎂白云石磚在低堿度爐渣中使用要比低CaO含量的鎂白云石磚為好，鹽田政利8等人進(jìn)行過(guò)不同CaO/SiO2爐渣對(duì)不同CaO含量的鎂白云石磚的侵蝕試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)

45、，渣堿度越低，對(duì)磚的侵蝕越大，低堿度爐渣對(duì)磚的侵蝕量以CaO高者較低著為小，對(duì)于高FeO(Fe2O3)的高堿度爐渣來(lái)說(shuō)，醇中CaO含量低者好，換言之，醇中MgO含量以高者為好。從CaO-Fe2O3系相圖來(lái)看，CaO與Fe2O3通常生成2CaOFe2O3(C2F)和CaOFe2O3(CF),C2F經(jīng)常與C4AF以固溶體形式存在，C2F和CF的熔點(diǎn)很低，大約分別為1435c和1200C,因此，氧化鐵對(duì)鎂白云石磚(尤其高CaO醇)侵蝕較為嚴(yán)重。基于不同堿度和高氧化鐵爐渣對(duì)鎂白云石磚的不同侵蝕機(jī)理，鎂白云石磚中的CaO含量應(yīng)有所區(qū)別，以低堿度操作的爐外精煉VOD、AOD爐，CaO含量應(yīng)高些，川上辰男等

46、人認(rèn)為，醇中CaO含量在30%35%之間為好，而以高堿度且較高Fe2O3操作的車(chē)t爐，CaO含量應(yīng)較低些，研究Z果最好不超過(guò)18%,MgO含量應(yīng)為80%或略高。4 .抗熱震性鎂白云石醇的抗熱震性優(yōu)于直接結(jié)合鎂醇和鎂銘磚，這是由于CaO在高溫下具有較大的蠕變性，從而緩沖了來(lái)自熱沖擊而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。5 .好的脫硫性能鎂白云石磚中的CaO與硫具有很強(qiáng)的親和力，所以具有非常良好的脫硫性能，正是它具有這種良好的脫硫性能，國(guó)內(nèi)外需要進(jìn)行脫硫的煉鋼法，如TN法鋼包均采用白云石質(zhì)醇作內(nèi)襯，取得了非常顯著的效果。6 .其他鎂白云石磚在高溫真空下比較穩(wěn)定，使用中不像鎂銘磚或鎂醇那樣存在揮發(fā)問(wèn)題，不同氣氛下，也不像

47、鎂銘醇那樣有氧化還原反應(yīng)，同時(shí)生產(chǎn)成本又低，資源也相當(dāng)豐富，應(yīng)該是頗具有發(fā)展前途的磚種。但是，鎂白云石磚存在一個(gè)抗水化差的致命弱點(diǎn)，對(duì)此，耐火材料工作者也在不斷進(jìn)行提高其抗水化性的研究，并取得了一定效果。表6-1列出了國(guó)內(nèi)外常用鎂鈣醇質(zhì)耐火材料的理化性能。表6-1鎂鈣磚理化性能品名指標(biāo)日本美國(guó)英國(guó)中國(guó)鎂白云石磚白云石磚燒成白云石油浸白云石燒成鎂白云石油浸鎂白云石SiO2/%0.40.90.90.91.11.62Al2O3+Fe2O3+SiO2含量<4Al2O3/%0.10.30.80.30.40.45F%O3/%0.41.41.11.01.81.98CaO/%7.234.84056.55

48、8.014.861520MgO/%64.292.05741.140.680.207580顯氣孔率/%10151016.85132體積密度/gcm-32.963.192.942.862.903.02>3.10耐壓強(qiáng)度/MPa6311949一26467382抗折強(qiáng)度/MPa1400c4.56.7一20.8(1200)5.7(1200)2.08.3(1200)1500c3.7一一一一3.2(1350C)荷重軟化開(kāi)始溫度/C16501720一一一>1700（二）鎂白云石磚基本生產(chǎn)工藝鎂白云石磚主要采用合成鎂白云石砂為主要原料制得。配料時(shí)也可全部采用鎂白云石合成砂，也可在基質(zhì)料中引入部分或全

49、部高純鎂砂細(xì)粉，以便提高其抗渣性（尤其氧化鐵高的爐渣）和抗水化能力。合成砂可采用一步煅燒法或二步煅燒法生產(chǎn)，但以二步法居多。根據(jù)鎂白云石磚的使用環(huán)境，用高鈣菱鎂礦按要求比例配入白云石，或者在白云石中配入高鈣菱鎂礦，經(jīng)磨細(xì)、混合、壓球、煅燒制得（二步法煅燒，將原礦經(jīng)輕燒配制壓球再煅燒）。合成砂要求雜質(zhì)總含量（SiO2+Al2O3+Fe2O3）最好體密3.15g-Cm經(jīng)高溫煨燒后的合成砂應(yīng)盡快進(jìn)行磚的生產(chǎn)，以防水化。鎂白云石磚基本采用三級(jí)配料，極限顆粒通常為5mm。常用配料是鎂白云石合成砂53mm和30.5mm,和v0.088mm細(xì)粉，細(xì)粉可以是全部合成砂，也可以引入部分或者全部高純鎂砂粉，用石蠟

50、或無(wú)規(guī)聚丙烯作結(jié)合劑，其典型配料比為：鎂白云石合成砂：53mm10%30.5mm60%0.088mm30%石蠟（外加）2.7結(jié)合劑石蠟需經(jīng)加熱脫水，并在80100c下保溫。上述配料，在生產(chǎn)過(guò)程中也可根據(jù)泥料成型性能和磚表面情況予以調(diào)整。泥料用摩擦壓磚機(jī)成型，在高溫窯內(nèi)單獨(dú)燒成，燒成溫度視雜質(zhì)總含量而定，w%時(shí)，燒成溫度在1700或更高。燒成制度應(yīng)重點(diǎn)注意脫蠟溫度，在該溫度范圍內(nèi)，最好快速升溫，以免因脫蠟磚坯強(qiáng)度顯著降低而造成磚坯塌落或開(kāi)裂，另一點(diǎn)，需要注意的是燃料和一、二次風(fēng)中不能帶入水分，否則將會(huì)引起磚坯的水化而粉化。燒后鎂白云石磚要采取防水化措施，嚴(yán)防其水化，通常包裝采用塑料薄膜將磚封密，

51、不得與大氣中的水氣接觸。油浸鎂白云石磚實(shí)質(zhì)上就是燒成鎂白云石磚在瀝青液中進(jìn)行真空浸漬，使瀝青進(jìn)入磚內(nèi)覆蓋顆粒及磚體表面，這既起防水化作用，也能提高磚的抗渣蝕性能，在堿性氧氣轉(zhuǎn)爐中的使用效果較燒成鎂白云石磚為優(yōu)。鎂白云石碳磚（MgO-CaO-C）是在鎂白云石磚的配料中引入一定量的石墨，其結(jié)合劑為無(wú)水樹(shù)脂，生產(chǎn)工藝與鎂碳磚（MgO-C）相同。直接結(jié)合白云石磚或直接結(jié)合鎂白云石磚是美國(guó)于1977年研究開(kāi)發(fā)的。這種磚的生產(chǎn)工藝與燒成鎂白云石磚相似，但其原料要求較高，SiO2+Al2O3+Fe2O3雜質(zhì)總含量必須v2%,合成砂密度為：合成白云石砂3.15gcm-3,合成鎂白云石砂3.20gcm-3,醇的

52、燒成溫度也較鎂白云石磚高，物理性能也較鎂白云石磚好些。在美國(guó)，直接結(jié)合白云石質(zhì)磚主要用于爐外精煉AOD、VOD爐的渣線高侵損區(qū)，使用效果明顯較原使用的直接結(jié)合鎂鉻磚為好，更優(yōu)于直接結(jié)合高純鎂磚，它是一種取代鎂鉻磚的優(yōu)質(zhì)材料。三、鎂鈣磚的防水化方法鎂鈣質(zhì)耐火材料具有許多優(yōu)良的物理性能和使用特性而倍受人們的關(guān)注，然而水化問(wèn)題則嚴(yán)重地影響了這種產(chǎn)品的應(yīng)用。長(zhǎng)期來(lái)，耐火材料工作者對(duì)其防水化進(jìn)行過(guò)許多研究，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其研究有很大進(jìn)展并取得了非常可喜的成果。至目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鎂鈣質(zhì)耐火材料防水化研究提出了許多解決水化的方法，歸納如下：1） 提高制品密度降低氣孔率，以減少與大氣接觸表面；2）提高煅燒

53、溫度，以增大晶粒尺寸，降低其比表面積；3）適當(dāng)提高磚中的MgO含量，使CaO晶粒被MgO所包圍，以降低CaO與水氣的接觸；5）加入礦化劑，與CaO反應(yīng)生成抗水化礦物并包裹在CaO周?chē)?）磚表面涂一層焦油或?yàn)r青或石蠟或用聚乙烯薄膜包裹；7）磚在焦油瀝青液中進(jìn)行真空油浸；8）鎂鈣顆粒進(jìn)行碳酸化處理，使其CaO表面形成抗水化的碳酸鈣薄膜；9）用H3P04處理MgO-CaO熟料使其表面形成抗水化薄膜，提高制品的抗水化性，但存在于表面薄膜中的磷酸鹽難以分解和揮發(fā)，影響鎂鈣制品的脫磷脫硫效果；10）將MgO-CaO砂在H2C2O4溶液中浸漬的表面處理，顯著降低制品的水化率，大大提高其窯業(yè)性能。第三節(jié)鎂橄

54、欖石質(zhì)耐火材料以鎂橄欖石2MgOSi02（簡(jiǎn)寫(xiě)M2S）作為主要相組成的耐火材料稱為鎂橄欖石質(zhì)耐火材料。M2s的理論組成為MgO57.3%、SiO242.7%,MgO/SiO2=1.34,熔點(diǎn)1890Co在鎂橄欖石質(zhì)耐火力t料中除主晶相M2s外（含量65%75%）,還有相當(dāng)數(shù)量的方鎂石、鐵酸鎂及其他礦物。M2s的結(jié)晶顆粒很大（0.0750.4mm,有時(shí)可達(dá)1mm）,并形成結(jié)構(gòu)骨架，其他礦物不是以結(jié)合物形式存在，而是以包裹體的形式存在于鎂橄欖石晶體的裂縫中。因此，鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的性質(zhì)主要取決鎂橄欖石的性質(zhì)。鎂橄欖石是MgO-SiO2系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的耐火相，由室溫到熔點(diǎn)范圍內(nèi)M2s沒(méi)有同質(zhì)異相轉(zhuǎn)

55、變。這種制品具有很高的荷重軟化點(diǎn)，加入鎂砂的制品開(kāi)始變形溫度可達(dá)1650c1700甚至更高。鎂橄欖石制品抵抗熔融氧化鐵作用的能力較強(qiáng)，但對(duì)抵抗CaO作用能力較弱，抵抗粘土質(zhì)及高鋁質(zhì)物料的能力更弱，其抗熱震性較普通鎂磚好。主要用于加熱爐爐底、熱風(fēng)爐和各種工業(yè)爐（如玻璃窯等）蓄熱室的格子磚以及絕熱板。一、鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)要點(diǎn)鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝與普通鎂磚基本相同。（一）原料的預(yù)燒用橄欖巖為原料時(shí)，因主要礦物為無(wú)水橄欖巖，盡管橄欖巖中含有極少量的含水蛇紋巖，灼減量極小，不必預(yù)燒即可使用。用鈍橄欖石巖作原料時(shí)，因其含有大量的含水蛇紋巖，煅燒過(guò)程產(chǎn)生較大的體收縮，必須經(jīng)過(guò)煅燒后方可使用；

56、用蛇紋巖作主要原料時(shí)，因其含有大量水，必須預(yù)先煅燒，而且還應(yīng)當(dāng)加入鎂砂以改善其耐火性能。各種原料的預(yù)燒溫度為：鈍橄欖巖14501500C,蛇紋石13501370C,加鎂砂的史t紋巖團(tuán)塊14001450C,煨燒氣氛為氧化氣氛。（二）鎂砂的加入量及加入方法當(dāng)采用鈍橄欖巖和蛇紋巖作原料時(shí)，加熱過(guò)程除了生成M2s高溫相外，還有相當(dāng)部分形成低溫相，還有相當(dāng)部分低熔礦物2FeOSiO2（F2S）固溶體。為提高鎂橄欖石質(zhì)制品的耐火性能，需加入部分燒結(jié)鎂砂，使其低溫耐火相全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷啬突鹣唷８鶕?jù)理論計(jì)算，用鈍橄欖巖作原料時(shí)，鎂砂的加入量應(yīng)在10%15%以上，甚至達(dá)20%25%,以蛇紋石為原料時(shí)，加入鎂砂15%20%。鎂砂以細(xì)粉（V0.088mm）形式加入以強(qiáng)化基質(zhì)。（三）粒度組成與結(jié)合劑也應(yīng)考慮物料可壓縮性大的特在選擇泥料的粒度組成時(shí)，既要注意堆積密度和燒結(jié)性，點(diǎn)。從有利成型角度出發(fā)，粒度組成不宜過(guò)細(xì)，臨界粒度一般為2