堿性耐火素材學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1堿性堿性(jin xn)耐火素材耐火素材第一頁(yè)，共72頁(yè)。廣義尖晶石化學(xué)通式廣義尖晶石化學(xué)通式(tngsh)：AOR2O3（ AR2O4）點(diǎn)陣間隔：點(diǎn)陣間隔：MgAl2O4 MgCr2O4 MgFe2O425-900鎂鉻尖晶石鎂鉻尖晶石鎂鐵尖晶石鎂鐵尖晶石鎂鋁尖晶石鎂鋁尖晶石熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)10-6，15.7-8.5512.7-12.87.6第1頁(yè)/共72頁(yè)第二頁(yè)，共72頁(yè)。2）根據(jù)結(jié)合方式分：）根據(jù)結(jié)合方式分： 普通結(jié)合鎂鉻磚普通結(jié)合鎂鉻磚 直接結(jié)合鎂鉻磚直接結(jié)合鎂鉻磚 再結(jié)合再結(jié)合/半再結(jié)合半再結(jié)合/共燒結(jié)共燒結(jié)(shoji)鎂鉻鎂鉻磚磚 化學(xué)結(jié)合鎂鉻磚化學(xué)結(jié)合鎂鉻磚 熔鑄鎂鉻

2、磚熔鑄鎂鉻磚3 主要應(yīng)用主要應(yīng)用 水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯蓄熱室玻璃窯蓄熱室 精煉爐（精煉爐（RH爐，爐，VOD爐，爐，AOD爐）爐） 有色有色(yu s)冶金爐冶金爐 石灰窯石灰窯 混鐵爐混鐵爐第2頁(yè)/共72頁(yè)第三頁(yè)，共72頁(yè)。一、鉻鐵礦（一、鉻鐵礦（Chromite)鎂鉻質(zhì)耐火鎂鉻質(zhì)耐火(nai hu)原料原料 第3頁(yè)/共72頁(yè)第四頁(yè)，共72頁(yè)。脈石（雜質(zhì)礦物）：脈石（雜質(zhì)礦物）： 鎂的硅酸鹽，如蛇紋石（鎂的硅酸鹽，如蛇紋石（3MgO2SiO22H2O）、葉狀蛇紋石、）、葉狀蛇紋石、橄欖石和鎂橄欖石等。一般橄欖石和鎂橄欖石等。一般(ybn)M/S摩爾比摩爾比2，主要以蛇紋，主要以蛇紋石

3、為主。石為主。鉻鐵礦化學(xué)成分變化很大：鉻鐵礦化學(xué)成分變化很大： Cr2O3 1862% Al2O3 033% Fe2O3 230% MgO 616% FeO 018%第4頁(yè)/共72頁(yè)第五頁(yè)，共72頁(yè)。 立方晶系，呈黑褐色，密度立方晶系，呈黑褐色，密度4.04.8g/cm3 熔點(diǎn)熔點(diǎn)19002050，莫氏硬度，莫氏硬度5.57.5 呈中性呈中性(zhngxng)，抗酸性和堿性渣侵蝕，抗酸性和堿性渣侵蝕 體積穩(wěn)定，加熱到體積穩(wěn)定，加熱到1750而不收縮而不收縮 高溫強(qiáng)度大高溫強(qiáng)度大3 基本基本(jbn)性性質(zhì)質(zhì) 可直接用做耐火材料可直接用做耐火材料(nihucilio)（引流砂、（引流砂、“過(guò)過(guò)渡

4、料渡料”）第5頁(yè)/共72頁(yè)第六頁(yè)，共72頁(yè)。第6頁(yè)/共72頁(yè)第七頁(yè)，共72頁(yè)。一、普通一、普通(ptng)鎂鉻磚鎂鉻磚 （Common magnesite-chrome brick） 燒結(jié)鎂砂燒結(jié)鎂砂(mi sh)鉻鐵礦鉻鐵礦普通鎂鉻磚（鎂鉻普通鎂鉻磚（鎂鉻磚）磚）鎂鉻質(zhì)耐火鎂鉻質(zhì)耐火(nai hu)制品制品 1、組成選擇、組成選擇第7頁(yè)/共72頁(yè)第八頁(yè)，共72頁(yè)。含蛇紋石型，一般加入氧化鎂，使熔點(diǎn)含蛇紋石型，一般加入氧化鎂，使熔點(diǎn)(rngdin)較低的蛇較低的蛇紋石變?yōu)楦呷埸c(diǎn)紋石變?yōu)楦呷埸c(diǎn)(rngdin)的鎂橄欖石。的鎂橄欖石。 3MgO2SiO22H2O+MgO22MgOSiO2+ 2H2

5、O (FenMgm)O(CrAl)2O3+MgO(Fen-1Mgm+1)O(CrAl)2O3+FeO -氧化氣氛下，過(guò)剩的氧化鎂氧化氣氛下，過(guò)剩的氧化鎂 2 FeO+1/2 O2Fe2O3 Fe2O3+MgOMgOFe2O32、生產(chǎn)工藝原理、生產(chǎn)工藝原理(yunl)體積體積(tj)膨脹膨脹第8頁(yè)/共72頁(yè)第九頁(yè)，共72頁(yè)。1 ）如何減輕）如何減輕(jinqng)加入加入MgO后引起的體積膨脹？后引起的體積膨脹？ 鉻礦作粗顆粒鉻礦作粗顆粒 MgO作細(xì)粉作細(xì)粉 2 ）鉻礦和鎂砂比例的影響：）鉻礦和鎂砂比例的影響： 1 1，或鉻礦臨界顆粒，或鉻礦臨界顆粒(kl)或粗顆?；虼诸w粒(kl)量量，抗，抗熱

6、震性最好熱震性最好 鉻礦鉻礦，抗鐵氧化物能力，抗鐵氧化物能力 鎂砂鎂砂，或鎂砂與部分鉻礦共磨，抗渣性，或鎂砂與部分鉻礦共磨，抗渣性第9頁(yè)/共72頁(yè)第十頁(yè)，共72頁(yè)。 3） 鉻礦和鎂砂鉻礦和鎂砂(mi sh)加入量的確定加入量的確定 鉻礦加入量鉻礦加入量 2100時(shí)，時(shí)，MgO可固溶將近可固溶將近40%Cr2O3； 1700時(shí)，時(shí)，MgO可固溶可固溶14%Cr2O3。 理論理論(lln)上，為上，為保證保證1700時(shí)有二個(gè)時(shí)有二個(gè)固相，固相，Cr2O3應(yīng)大于應(yīng)大于14%。第10頁(yè)/共72頁(yè)第十一頁(yè)，共72頁(yè)。 鎂砂加入鎂砂加入(jir)量量 同時(shí)考慮蛇紋石和鉻礦消耗的同時(shí)考慮蛇紋石和鉻礦消耗的M

7、gO 蛇紋石：蛇紋石：M3S2H2 MS+MM2S 鉻礦：鉻礦：FeO+O2Fe2O3+MgOMF氧化氧化(ynghu)氣氛燒成氣氛燒成3、燒成過(guò)程、燒成過(guò)程(guchng)中制品顯微結(jié)構(gòu)變化特征中制品顯微結(jié)構(gòu)變化特征15001600：鉻礦周邊部分硅酸鹽離開(kāi)移入基質(zhì)，使基質(zhì)鉻礦周邊部分硅酸鹽離開(kāi)移入基質(zhì)，使基質(zhì)方鎂石顆粒外的硅酸鹽薄膜變厚，大顆粒鉻礦顆粒周圍形成方鎂石顆粒外的硅酸鹽薄膜變厚，大顆粒鉻礦顆粒周圍形成裂隙；裂隙；第11頁(yè)/共72頁(yè)第十二頁(yè)，共72頁(yè)。3、顯微結(jié)構(gòu)變化、顯微結(jié)構(gòu)變化(binhu)特特征征 1700：方鎂石方鎂石和方鎂石尖晶石直接：方鎂石方鎂石和方鎂石尖晶石直接(zhj

8、i)結(jié)結(jié)合程度合程度，硅酸鹽被擠向方鎂石晶粒孔隙中，形成，硅酸鹽被擠向方鎂石晶?？紫吨?，形成“孤島孤島”。1700燒成，液相量燒成，液相量，燒結(jié)，燒結(jié)，制品，制品(zhpn)收縮變形收縮變形。普通鎂鉻磚燒成溫度普通鎂鉻磚燒成溫度 155016004、主要性能、主要性能 荷重軟化溫度荷重軟化溫度 1550 高溫體積穩(wěn)定性好高溫體積穩(wěn)定性好 抗熱震性鎂磚抗熱震性鎂磚第12頁(yè)/共72頁(yè)第十三頁(yè)，共72頁(yè)。思考思考(sko)：如何進(jìn)一步提高普通如何進(jìn)一步提高普通(ptng)鎂鉻磚的性能（抗熱鎂鉻磚的性能（抗熱震性，抗渣滲透性，高溫力學(xué)性能）？震性，抗渣滲透性，高溫力學(xué)性能）？第13頁(yè)/共72頁(yè)第十四頁(yè)

9、，共72頁(yè)。二、直接二、直接(zhji)結(jié)合鎂鉻磚結(jié)合鎂鉻磚1、定、定 義義雜質(zhì)含量雜質(zhì)含量(hnling)較低的鉻礦較純的鎂砂較低的鉻礦較純的鎂砂1700燒成燒成結(jié)合方式結(jié)合方式(fngsh)特點(diǎn)：特點(diǎn)：- 普通鉻鎂磚和鎂鉻磚：陶瓷結(jié)合（鎂橄欖石基質(zhì)普通鉻鎂磚和鎂鉻磚：陶瓷結(jié)合（鎂橄欖石基質(zhì)+硅酸硅酸鹽包裹鉻礦顆粒）鹽包裹鉻礦顆粒）- 直接結(jié)合鉻鎂磚和鎂鉻磚：方鎂石直接結(jié)合鉻鎂磚和鎂鉻磚：方鎂石-尖晶石，方鎂石尖晶石，方鎂石-方方鎂石，少量硅酸鹽呈孤島狀存在。鎂石，少量硅酸鹽呈孤島狀存在。第14頁(yè)/共72頁(yè)第十五頁(yè)，共72頁(yè)。二、直接二、直接(zhji)結(jié)合鎂鉻磚結(jié)合鎂鉻磚根據(jù)不同的需要和用

10、途，有時(shí)可選用根據(jù)不同的需要和用途，有時(shí)可選用12種鎂砂和種鎂砂和12種鉻礦進(jìn)行配料生產(chǎn)。種鉻礦進(jìn)行配料生產(chǎn)。 水泥窯（鎂砂細(xì)粉和部分顆粒水泥窯（鎂砂細(xì)粉和部分顆粒(kl)，鉻礦顆粒，鉻礦顆粒(kl)， Cr2O3314） 冶金爐襯（冶金爐襯（Cr2O3盡可能高，盡可能高，20，鎂砂和鉻礦，鎂砂和鉻礦 共磨）共磨） 抗渣性好抗渣性好 荷重軟化溫度荷重軟化溫度(wnd) 1650 抗熱震性優(yōu)良抗熱震性優(yōu)良性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 第15頁(yè)/共72頁(yè)第十六頁(yè)，共72頁(yè)。2、直接結(jié)合方式、直接結(jié)合方式(fngsh)的形成條的形成條件件 高純鎂砂高純鎂砂(mi sh)+鉻鐵礦精礦，鉻鐵礦精礦，SiO22%

11、，一般，一般C/S 0.93 減少硅酸鹽相（特別是低熔點(diǎn)硅酸鹽相）減少硅酸鹽相（特別是低熔點(diǎn)硅酸鹽相） 添加微粉添加微粉 燒成溫度燒成溫度1750次生尖晶石次生尖晶石 控制冷卻速度控制冷卻速度晶間尖晶石（有時(shí)還有晶內(nèi)尖晶晶間尖晶石（有時(shí)還有晶內(nèi)尖晶 石）石） 提高提高Cr2O3加入數(shù)量加入數(shù)量尖晶石數(shù)量尖晶石數(shù)量、硅酸鹽相粘度、硅酸鹽相粘度 硅酸鹽呈孤島狀硅酸鹽呈孤島狀體積膨脹體積膨脹預(yù)合成鎂鉻尖晶石預(yù)合成鎂鉻尖晶石第16頁(yè)/共72頁(yè)第十七頁(yè)，共72頁(yè)。鉻礦顆粒與周邊方鎂石緊密接觸鉻礦顆粒與周邊方鎂石緊密接觸(jich)的的“直接結(jié)合直接結(jié)合”（500，油浸物鏡），油浸物鏡）第17頁(yè)/共72頁(yè)

12、第十八頁(yè)，共72頁(yè)。3、直接結(jié)合、直接結(jié)合(jih)鎂鉻磚的鎂鉻磚的性能性能 第18頁(yè)/共72頁(yè)第十九頁(yè)，共72頁(yè)。第19頁(yè)/共72頁(yè)第二十頁(yè)，共72頁(yè)。第20頁(yè)/共72頁(yè)第二十一頁(yè)，共72頁(yè)。第21頁(yè)/共72頁(yè)第二十二頁(yè)，共72頁(yè)。第22頁(yè)/共72頁(yè)第二十三頁(yè)，共72頁(yè)。未浸漬未浸漬(jnz)(jnz)前前浸漬浸漬(jnz)(jnz)后后11011024h24h熱處理熱處理浸漬浸漬(jnz)(jnz)后后8008003h3h熱處理熱處理浸漬后浸漬后15503h熱處理熱處理圖圖10 浸漬前后直接結(jié)合鎂鉻磚的斷口形貌浸漬前后直接結(jié)合鎂鉻磚的斷口形貌Fig.10 Fracture microstr

13、uctures of direct bonded magnesite-chrome brick 第23頁(yè)/共72頁(yè)第二十四頁(yè)，共72頁(yè)。性性 能能普通普通鎂鉻磚鎂鉻磚直接結(jié)合直接結(jié)合鎂鉻磚鎂鉻磚半再結(jié)合半再結(jié)合鎂鉻磚鎂鉻磚再結(jié)合再結(jié)合鎂鉻磚鎂鉻磚鎂鉻合成砂鎂鉻合成砂不加不加少加或不加少加或不加加入較多加入較多很多至很多至100顯氣孔率顯氣孔率高高中等中等較低較低很低很低體積密度體積密度低低中等中等較高較高很高很高高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度低低中等中等較高較高很高很高抗蝕性抗蝕性一般一般較好較好很好很好最好最好抗熱震性抗熱震性好好好好好好較差較差幾種燒成鎂鉻磚的性能幾種燒成鎂鉻磚的性能(xngnng)比較

14、比較第24頁(yè)/共72頁(yè)第二十五頁(yè)，共72頁(yè)。2Cr()2O3+3O2+4K2O4K2Cr()O42Cr()2O3+3O2+4Na2O4Na2Cr()O4K2(SO4)x(Cr()O4)y 或或Na2(SO4)x(Cr()O4)y鎂鉻磚的六價(jià)鉻污染鎂鉻磚的六價(jià)鉻污染(wrn)及對(duì)策及對(duì)策影響影響(yngxing)因素：堿性介質(zhì)、較高的氧壓、適宜的溫度。因素：堿性介質(zhì)、較高的氧壓、適宜的溫度。第25頁(yè)/共72頁(yè)第二十六頁(yè)，共72頁(yè)。穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在(cnzi)的氧化物：的氧化物：Cr2O3和和CrO3， 其中，其中，Cr2O3是重要的耐火材料組分。是重要的耐火材料組分。不穩(wěn)定的化合物：不穩(wěn)定的化合

15、物：Cr3O、CrO（t熔熔=1723） Cr3O4、CrO2（t分解分解=477） Cr5O12（t分解分解=547） Cr2O5（t分解分解=380） Cr8O21（t分解分解=367） CrO2.9（t分解分解=237277） 不是耐火材料組分不是耐火材料組分依氧分壓和溫度的不同，可轉(zhuǎn)變成依氧分壓和溫度的不同，可轉(zhuǎn)變成Cr2O3和和CrO3。 Cr-O系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng) 第26頁(yè)/共72頁(yè)第二十七頁(yè)，共72頁(yè)。 原料（破粉碎、加鉻綠配料、混合、成型）原料（破粉碎、加鉻綠配料、混合、成型） 結(jié)合劑結(jié)合劑 燒成時(shí)氧分壓（空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大，燒成時(shí)氧分壓（空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大，Cr6+） 使用使用

16、(shyng)過(guò)程中形成六價(jià)鉻過(guò)程中形成六價(jià)鉻 開(kāi)發(fā)無(wú)鉻堿性磚開(kāi)發(fā)無(wú)鉻堿性磚 MgO-Al2O3系磚（包括系磚（包括MgO-FeO-Al2O3磚）磚） MgO-CaO系磚系磚 MgO-SiO2系磚系磚 MgO-ZrO2系磚系磚抑制六價(jià)鉻污染抑制六價(jià)鉻污染(wrn)的途徑的途徑：第27頁(yè)/共72頁(yè)第二十八頁(yè)，共72頁(yè)。鎂鋯磚鎂鋯磚 材料材料(cilio)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路思路第28頁(yè)/共72頁(yè)第二十九頁(yè)，共72頁(yè)。 復(fù)相結(jié)構(gòu)復(fù)相結(jié)構(gòu)微裂紋微裂紋 MgO穩(wěn)定穩(wěn)定ZrO2 少量少量ZrO2固溶，促進(jìn)固溶，促進(jìn)MgO燒結(jié)燒結(jié) 大量大量ZrO2存在存在(cnzi)， ZrO2團(tuán)聚體，阻礙團(tuán)聚體，阻礙MgO 晶

17、界遷移（晶界遷移（“釘扎效應(yīng)釘扎效應(yīng)”） ZrO2引入，材料引入，材料 第29頁(yè)/共72頁(yè)第三十頁(yè)，共72頁(yè)。 ZrO2引入方式引入方式(fngsh) 直接加入法直接加入法 預(yù)合成法預(yù)合成法 表面涂覆法表面涂覆法鎂砂顆粒鎂砂顆粒(kl)表面表面 涂覆涂覆ZrO2層層 電熔法或燒結(jié)電熔法或燒結(jié)(shoji)法法合成合成MgO-ZrO2砂砂工業(yè)工業(yè)ZrO2、斜鋯石、斜鋯石、 脫硅鋯、鋯英石脫硅鋯、鋯英石第30頁(yè)/共72頁(yè)第三十一頁(yè)，共72頁(yè)。 鎂鋯磚性能鎂鋯磚性能(xngnng)特點(diǎn)特點(diǎn) 高溫高溫(gown)強(qiáng)度較高（直接結(jié)合，復(fù)相）強(qiáng)度較高（直接結(jié)合，復(fù)相） 抗熱震性優(yōu)于白云石磚及鎂白云石磚，但

18、不如抗熱震性優(yōu)于白云石磚及鎂白云石磚，但不如 鎂尖晶石磚。鎂尖晶石磚。 掛窯皮性不如含掛窯皮性不如含ZrO2白云石磚、鎂白云石磚。白云石磚、鎂白云石磚。第31頁(yè)/共72頁(yè)第三十二頁(yè)，共72頁(yè)。6.4 鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料(nihucilio)定義定義(dngy)：MgO、Al2O3應(yīng)用應(yīng)用: 大型水泥回轉(zhuǎn)窯大型水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯蓄熱室玻璃窯蓄熱室 石灰窯石灰窯 電爐爐頂電爐爐頂 爐外精煉爐爐外精煉爐 鋼包鋼包(gngbo) 連鑄功能材料連鑄功能材料 第32頁(yè)/共72頁(yè)第三十三頁(yè)，共72頁(yè)。提高鎂質(zhì)耐火材料提高鎂質(zhì)耐火材料(nihucilio)的：的： 抗?jié)B透抗?jié)B透 抗熱震性

19、抗熱震性 高溫下雙固相高溫下雙固相 增加增加MA量量磚中磚中Al2O3可控制在可控制在c d 區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi)。A-B截面圖截面圖 鎂鋁磚化學(xué)鎂鋁磚化學(xué)(huxu)組成的選組成的選擇擇第33頁(yè)/共72頁(yè)第三十四頁(yè)，共72頁(yè)。中國(guó)中國(guó): 上世紀(jì)上世紀(jì)(shj)50年代年代 鎂鋁磚或原位反應(yīng)方鎂石鎂鋁磚或原位反應(yīng)方鎂石-尖晶石磚尖晶石磚(Al2O3含量含量10%) 上世紀(jì)上世紀(jì)(shj)80年代年代 鋁礬土和菱鎂礦鋁礬土和菱鎂礦/輕燒鎂粉合成鎂鋁尖晶石原料輕燒鎂粉合成鎂鋁尖晶石原料 方鎂石尖晶石磚方鎂石尖晶石磚 上世紀(jì)上世紀(jì)(shj)90年代年代 礬土尖晶石材料礬土尖晶石材料 剛玉尖晶石材料剛玉尖晶石

20、材料發(fā)展發(fā)展(fzhn)歷史：歷史： 第34頁(yè)/共72頁(yè)第三十五頁(yè)，共72頁(yè)。前蘇聯(lián)前蘇聯(lián): 上世紀(jì)上世紀(jì)40年代年代 開(kāi)始開(kāi)始(kish)研究，但至研究，但至1964年才有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。年才有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 日本日本: 1976年開(kāi)始在水泥工業(yè)中使用鎂鋁尖晶石磚年開(kāi)始在水泥工業(yè)中使用鎂鋁尖晶石磚 90年前后年前后(qinhu)剛玉尖晶石材料剛玉尖晶石材料 歐洲歐洲(u zhu): 上世紀(jì)上世紀(jì)30年代年代 奧地利奧地利Radex-A，英國(guó)，英國(guó) 上世紀(jì)上世紀(jì)70年代末年代末 對(duì)方鎂石尖晶石制品表現(xiàn)出較大的興趣對(duì)方鎂石尖晶石制品表現(xiàn)出較大的興趣第35頁(yè)/共72頁(yè)第三十六頁(yè)，共72頁(yè)。1）根據(jù)）根據(jù)(g

21、nj)Al2O3含量劃分：含量劃分： 方鎂石方鎂石-尖晶石耐火材料（尖晶石耐火材料（Al2O330%） 第一代（鎂鋁磚，第一代（鎂鋁磚， Al2O310%） 第二代（方鎂石第二代（方鎂石-尖晶石磚尖晶石磚, 10 Al2O330%） 尖晶石尖晶石-方鎂石耐火材料（方鎂石耐火材料（Al2O3 3068%） 尖晶石耐火材料（尖晶石耐火材料（Al2O3 6873%） 尖晶石尖晶石-剛玉耐火材料（剛玉耐火材料（ 73% Al2O390%） 剛玉剛玉-尖晶石耐火材料（尖晶石耐火材料（Al2O390%） 剛玉剛玉-尖晶石材料尖晶石材料 鋁鎂材料鋁鎂材料鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料(nihuci

22、lio)的分類：的分類： 第36頁(yè)/共72頁(yè)第三十七頁(yè)，共72頁(yè)。2）依尖晶石引入方式分類：）依尖晶石引入方式分類： 原位生成原位生成(shn chn)尖晶石尖晶石 預(yù)合成尖晶石預(yù)合成尖晶石Al2O3+MgOMgAl2O4m1/d1 m2/d2 m/d V57第37頁(yè)/共72頁(yè)第三十八頁(yè)，共72頁(yè)。1、鎂鋁尖晶石組成、鎂鋁尖晶石組成(z chn)化學(xué)式：化學(xué)式：MgOAl2O3 （ MgO 28.3%，Al2O3 71.7%）一、鎂鋁尖晶石的合成一、鎂鋁尖晶石的合成(hchng)原理原理關(guān)于關(guān)于(guny)鎂鋁尖晶石鎂鋁尖晶石第38頁(yè)/共72頁(yè)第三十九頁(yè)，共72頁(yè)。尖晶石固溶體尖晶石固溶體 陽(yáng)

23、離子缺位陽(yáng)離子缺位(qu wi)型固溶體型固溶體 脫溶形成脫溶形成(xngchng)雙固相（方鎂石、剛玉）雙固相（方鎂石、剛玉） 陽(yáng)離子空缺可捕獲陽(yáng)離子空缺可捕獲FeO、MnO23MgO Al O23MgMgOOAl O2AlV3O Sss（）第39頁(yè)/共72頁(yè)第四十頁(yè)，共72頁(yè)。立方晶系，電價(jià)飽和，陽(yáng)離子間靜電斥力小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定立方晶系，電價(jià)飽和，陽(yáng)離子間靜電斥力小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(wndng)，Al-O和和Mg-O離子鍵，結(jié)合牢固。離子鍵，結(jié)合牢固。2、鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)、鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)(jigu)與性與性質(zhì)質(zhì) 熔點(diǎn)熔點(diǎn)2135（2105 ），密度），密度3.58 g/cm3，莫氏硬，莫氏硬度度 8。

24、 化學(xué)穩(wěn)定性好，抗鐵渣、抗化學(xué)穩(wěn)定性好，抗鐵渣、抗K2O、Na2O的硫酸鹽侵的硫酸鹽侵蝕性強(qiáng)；還原氣氛下抗游離蝕性強(qiáng)；還原氣氛下抗游離(yul)CO2、SO2、SO3的侵的侵蝕性強(qiáng)。蝕性強(qiáng)。 熱膨脹系數(shù)小【熱膨脹系數(shù)小【7.610-6 /(20-1000 ), 與剛玉接與剛玉接近，比方鎂石小得多】，彈性模量也比方鎂石小，故抗熱近，比方鎂石小得多】，彈性模量也比方鎂石小，故抗熱震性好。震性好。第40頁(yè)/共72頁(yè)第四十一頁(yè)，共72頁(yè)。3、鎂鋁尖晶石的反應(yīng)、鎂鋁尖晶石的反應(yīng)(fnyng)與燒結(jié)與燒結(jié)合成合成(hchng)反應(yīng)反應(yīng)+燒結(jié)燒結(jié)9001200：開(kāi)始形成尖晶石：開(kāi)始形成尖晶石1400：反應(yīng)顯

25、著：反應(yīng)顯著1550：反應(yīng)基本：反應(yīng)基本(jbn)結(jié)束結(jié)束尖晶石形成尖晶石形成(互擴(kuò)散互擴(kuò)散)圖解表圖解表離子擴(kuò)散離子擴(kuò)散MgOMg Al2O4Al2O33Mg2+(0.074nm)2Al3+(0.057nm)界面上的反應(yīng)界面上的反應(yīng) 4 MgO 4 Al2O3 -3 Mg2+ -2Al3+ +2Al3+ +3 Mg2+產(chǎn)物產(chǎn)物Mg Al2O4 3 Mg Al2O4第41頁(yè)/共72頁(yè)第四十二頁(yè)，共72頁(yè)。MgO側(cè)：側(cè)： 外延生長(zhǎng)外延生長(zhǎng)(shngzhng)機(jī)理生長(zhǎng)機(jī)理生長(zhǎng)(shngzhng)；Al2O3側(cè)：內(nèi)延生長(zhǎng)側(cè)：內(nèi)延生長(zhǎng)(shngzhng)機(jī)理生長(zhǎng)機(jī)理生長(zhǎng)(shngzhng)。MgAl2

26、O4第42頁(yè)/共72頁(yè)第四十三頁(yè)，共72頁(yè)。1800下下MgAl2O4晶界遷移率晶界遷移率第43頁(yè)/共72頁(yè)第四十四頁(yè)，共72頁(yè)。理論尖晶石：晶界遷移理論尖晶石：晶界遷移(qiny)速度大速度大富富Al2O3側(cè)側(cè)區(qū)：區(qū)： Mg2離子離子(lz)空位空位 擴(kuò)散通道多擴(kuò)散通道多 Al2O3，晶界遷移速度，晶界遷移速度富鋁尖晶石：富鋁尖晶石： 尖晶石易形成，尖晶石易形成， 但難燒，氣孔多但難燒，氣孔多富富MgO側(cè)側(cè)區(qū)、區(qū)、 Al2O3側(cè)側(cè)區(qū)：區(qū)： “釘扎效應(yīng)釘扎效應(yīng)”晶界遷移速度晶界遷移速度富鎂尖晶石：尖晶石形成慢，但易致密化。富鎂尖晶石：尖晶石形成慢，但易致密化。第44頁(yè)/共72頁(yè)第四十五頁(yè)，共7

27、2頁(yè)。4、鎂鋁尖晶石合成、鎂鋁尖晶石合成(hchng)工藝工藝1）原料）原料(yunlio)MgO源源 菱鎂礦、輕燒鎂粉、鎂砂、碳酸鎂、氫菱鎂礦、輕燒鎂粉、鎂砂、碳酸鎂、氫 氧化鎂等；氧化鎂等；Al2O3或鋁氧源或鋁氧源鋁礬土鋁礬土(fn t)生料、鋁礬土生料、鋁礬土(fn t)欠燒料欠燒料、鋁、鋁 礬土礬土(fn t)熟料、工業(yè)氧化鋁、氫氧化熟料、工業(yè)氧化鋁、氫氧化 鋁等。鋁等。外加劑外加劑B2O3、MgCl2、MgF2、AlF3、TiO2、 Fe2O3、BC4、 BaCO3、ZnO、BaO等。等。第45頁(yè)/共72頁(yè)第四十六頁(yè)，共72頁(yè)。一步法燒結(jié)合成一步法燒結(jié)合成 菱鎂礦菱鎂礦+鋁礬土生料

28、鋁礬土生料(shnglio)干法共磨干法共磨成型成型燒成燒成尖晶石熟料尖晶石熟料一步半法燒結(jié)合成一步半法燒結(jié)合成 輕燒鎂粉輕燒鎂粉+鋁礬土生料鋁礬土生料(shnglio)干法共磨干法共磨成成型型燒成燒成尖晶石熟料尖晶石熟料二步法燒結(jié)合成二步法燒結(jié)合成 菱鎂礦菱鎂礦+鋁礬土生料鋁礬土生料(shnglio)干法共磨干法共磨成型成型輕燒（輕燒（ 1300） 破碎破碎成型成型燒成燒成尖晶石熟料尖晶石熟料電熔法電熔法2）合成）合成(hchng)路線路線第46頁(yè)/共72頁(yè)第四十七頁(yè)，共72頁(yè)。3）分分 類類 化學(xué)組成化學(xué)組成(z chn) 富鎂尖晶石富鎂尖晶石 理論尖晶石理論尖晶石/真尖晶石真尖晶石 富鋁

29、尖晶石富鋁尖晶石 化學(xué)純度化學(xué)純度 礬土基尖晶石礬土基尖晶石/中檔尖晶石中檔尖晶石 氧化鋁基尖晶石氧化鋁基尖晶石/高純尖晶石高純尖晶石 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝 輕燒尖晶石輕燒尖晶石 燒結(jié)尖晶石燒結(jié)尖晶石 電熔尖晶石電熔尖晶石第47頁(yè)/共72頁(yè)第四十八頁(yè)，共72頁(yè)。一、主成分一、主成分(chng fn)MgO的確定的確定方鎂石尖晶石材料方鎂石尖晶石材料(cilio)MgO-MA二元系統(tǒng)二元系統(tǒng) 相圖相圖第48頁(yè)/共72頁(yè)第四十九頁(yè)，共72頁(yè)。二、次成分二、次成分(chng fn)Al2O3的確定的確定第49頁(yè)/共72頁(yè)第五十頁(yè)，共72頁(yè)。1、CaO和和SiO2 的影響的影響(yngxing)1） MA

30、-CMS系統(tǒng)的始溶溫度很低，系統(tǒng)的始溶溫度很低，14102）在）在MA-CMS系統(tǒng)中，富尖晶石一側(cè)的組系統(tǒng)中，富尖晶石一側(cè)的組成物有較高的耐火性能。此外，左側(cè)成物有較高的耐火性能。此外，左側(cè)MgOMA二固相共存的溫度達(dá)到二固相共存的溫度達(dá)到1640，比右，比右側(cè)側(cè)MgOCMS共存的最高溫度高得多。共存的最高溫度高得多。 MA-CMS假二元系統(tǒng)假二元系統(tǒng)(xtng) 三、雜質(zhì)成分的影響三、雜質(zhì)成分的影響第50頁(yè)/共72頁(yè)第五十一頁(yè)，共72頁(yè)。C-D截面圖截面圖 整個(gè)磚：整個(gè)磚： MA含量固定為含量固定為10時(shí)，時(shí)，CMS含量的增含量的增大將導(dǎo)致液線溫度的迅速下降，并使亞液大將導(dǎo)致液線溫度的迅速下

31、降，并使亞液線也由線也由1995很快地下降到很快地下降到1640，然后，然后(rnhu)較平緩地降至較平緩地降至l 410。CMS是鎂鋁磚的最大禍害，其含量越是鎂鋁磚的最大禍害，其含量越低越好。低越好。 三、雜質(zhì)成分三、雜質(zhì)成分(chng fn)的影響的影響第51頁(yè)/共72頁(yè)第五十二頁(yè)，共72頁(yè)。第52頁(yè)/共72頁(yè)第五十三頁(yè)，共72頁(yè)。第53頁(yè)/共72頁(yè)第五十四頁(yè)，共72頁(yè)。三、雜質(zhì)三、雜質(zhì)(zzh)成分的成分的影響影響第54頁(yè)/共72頁(yè)第五十五頁(yè)，共72頁(yè)。三、雜質(zhì)成分三、雜質(zhì)成分(chng fn)的影響的影響第55頁(yè)/共72頁(yè)第五十六頁(yè)，共72頁(yè)。高鋁原料高鋁原料(yunlio)SiO2含量不同時(shí)所制鎂鋁磚的性能含量不同時(shí)所制鎂鋁磚的性能三、雜質(zhì)成分三、雜質(zhì)成分(chng fn)的的影響影響第56頁(yè)/共72頁(yè)第五十七頁(yè)，共72頁(yè)。三、雜質(zhì)三、雜質(zhì)(zzh)成分的影成分的影響響第57頁(yè)/共72頁(yè)第五十八頁(yè)，共72頁(yè)。三、雜質(zhì)成分三、雜質(zhì)成分(chng fn)