第6章堿性耐火材料課件4

1、重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容 雜質(zhì)對(duì)雜質(zhì)對(duì)MgO-CaO二元系統(tǒng)相平衡及性能的影響二元系統(tǒng)相平衡及性能的影響 MgO-CaO質(zhì)耐火材料抗渣性能分析質(zhì)耐火材料抗渣性能分析 白云石質(zhì)耐火材料的抗水化措施白云石質(zhì)耐火材料的抗水化措施 白云石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)及與性能的關(guān)系白云石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)及與性能的關(guān)系6.4 白云石（鎂鈣）質(zhì)耐火材料白云石（鎂鈣）質(zhì)耐火材料1、發(fā)展概況、發(fā)展概況1872年，英國(guó)石灰耐火材料年，英國(guó)石灰耐火材料1887年，天然白云石用于酸式轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯年，天然白云石用于酸式轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯20世紀(jì)世紀(jì)50年代，穩(wěn)定性白云石耐火材料用于轉(zhuǎn)爐爐襯年代，穩(wěn)定性白云石耐火材料用于轉(zhuǎn)爐爐襯60年

2、代，堿性煉鋼轉(zhuǎn)爐法，年代，堿性煉鋼轉(zhuǎn)爐法，MgO-CaO系耐火材料系耐火材料80年代，日本開(kāi)發(fā)出年代，日本開(kāi)發(fā)出CaO磚用于煉鋼中磚用于煉鋼中 美國(guó)大型鋼包內(nèi)襯開(kāi)始普遍采用白云石磚取代高鋁磚美國(guó)大型鋼包內(nèi)襯開(kāi)始普遍采用白云石磚取代高鋁磚 法國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)的法國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)的BOF爐中，白云石磚爐中，白云石磚90年代，日本用于鋼包和中間包內(nèi)襯、年代，日本用于鋼包和中間包內(nèi)襯、VOD、AOD爐等爐等中國(guó)：中國(guó)： 70年代，二步法煅燒白云石熟料年代，二步法煅燒白云石熟料 瀝青結(jié)合白云石磚瀝青結(jié)合白云石磚輕燒油浸白云石磚輕燒油浸白云石磚瀝青瀝青 結(jié)合鎂白云石磚結(jié)合鎂白云石磚燒成鎂白云石磚燒成鎂白云石磚不燒

3、鎂鈣不燒鎂鈣 磚磚無(wú)水樹(shù)脂結(jié)合鎂白云石磚無(wú)水樹(shù)脂結(jié)合鎂白云石磚 1990-1995年（國(guó)家年（國(guó)家85），合成優(yōu)質(zhì)鎂鈣砂和優(yōu)質(zhì)鎂鈣碳），合成優(yōu)質(zhì)鎂鈣砂和優(yōu)質(zhì)鎂鈣碳 系列耐火材料制品系列耐火材料制品 1996-2000年（國(guó)家年（國(guó)家95），燒成鎂鈣磚和中間包鎂鈣涂料），燒成鎂鈣磚和中間包鎂鈣涂料 及及CaO過(guò)濾器過(guò)濾器2、特、特 性性（1）耐高溫性）耐高溫性（2）熱力學(xué)穩(wěn)定）熱力學(xué)穩(wěn)定高溫真空工作環(huán)高溫真空工作環(huán)境的爐外精煉中境的爐外精煉中 氧化鎂的熔點(diǎn)為氧化鎂的熔點(diǎn)為2800，氧化鈣的熔點(diǎn)，氧化鈣的熔點(diǎn)2600，二者，二者 共共熔溫度也在熔溫度也在2370。 CaO、MgO 材料對(duì)鋼材料對(duì)鋼

4、水再供氧的可能性最小。水再供氧的可能性最小。 （3）抗渣性強(qiáng)）抗渣性強(qiáng)游離游離CaO 對(duì)爐渣有廣泛對(duì)爐渣有廣泛的適應(yīng)性。的適應(yīng)性。 （4） 凈化鋼液凈化鋼液耐火材料對(duì)脫硫作用的實(shí)驗(yàn)室研究耐火材料對(duì)脫硫作用的實(shí)驗(yàn)室研究1-石灰磚；石灰磚；2-剛玉磚；剛玉磚；3-鎂鋁尖晶石磚；鎂鋁尖晶石磚；4-鎂磚；鎂磚；5-鎂碳磚；鎂碳磚；6-鎂鈣磚；鎂鈣磚；7-油浸高鋁磚；油浸高鋁磚； 8-高鋁磚；高鋁磚；9-鎂鉻磚；鎂鉻磚； 10-鋯英石磚鋯英石磚（5）資源豐富）資源豐富（6） 容易水化容易水化3、定義、定義以白云石為主要原料制成的堿性耐火材料。以白云石為主要原料制成的堿性耐火材料。 4、分類(lèi)、分類(lèi) CaO

5、存在方式存在方式 含游離含游離CaO的白云石質(zhì)耐火材料的白云石質(zhì)耐火材料歐洲、日本、中國(guó)等歐洲、日本、中國(guó)等 不含游離不含游離CaO的白云石質(zhì)耐火材料的白云石質(zhì)耐火材料前蘇聯(lián)前蘇聯(lián) CaO數(shù)量數(shù)量 高鈣鎂砂、鎂白云石、白云石、高鈣白云石和石灰耐火材料。高鈣鎂砂、鎂白云石、白云石、高鈣白云石和石灰耐火材料。 用途用途 冶金白云石砂、白云石質(zhì)制品冶金白云石砂、白云石質(zhì)制品 6.4.1 與白云石質(zhì)耐火材料有關(guān)的物系與白云石質(zhì)耐火材料有關(guān)的物系 形成有限固溶體，液線(xiàn)溫度形成有限固溶體，液線(xiàn)溫度 高，亞液線(xiàn)溫度也高，低共熔高，亞液線(xiàn)溫度也高，低共熔 點(diǎn)點(diǎn) 2370。 優(yōu)良性能的耐火材料優(yōu)良性能的耐火材料

6、 D：CaO/MgO = 58/42 純白云石純白云石 左：富鎂白云石左：富鎂白云石 右：高鈣白云石右：高鈣白云石1、CaO MgO 二元系統(tǒng)二元系統(tǒng)C3S 2070 ， C4AF 1415，C2F 1449， C3A 1535。2、 雜質(zhì)雜質(zhì)-CaO-MgO三元系統(tǒng)三元系統(tǒng)1） CaO-MgO-SiO2 系統(tǒng)系統(tǒng) 1） CaO-MgO-SiO2 系統(tǒng)系統(tǒng) 從提高高溫性能的角度出發(fā)，白云石耐火從提高高溫性能的角度出發(fā)，白云石耐火材料應(yīng)選用材料應(yīng)選用D-C3S線(xiàn)上靠線(xiàn)上靠D端的組成點(diǎn)。端的組成點(diǎn)。D端：液化溫度較端：液化溫度較高（高（2400）隨）隨著著C3S的增加向左的增加向左下降比較平緩；下

7、降比較平緩； CaO與與MgO二二相共存的溫度也相共存的溫度也很高，亞液線(xiàn)由很高，亞液線(xiàn)由2300向左方下向左方下降十分平緩，至降十分平緩，至D/C3S比例約為比例約為60/40時(shí)，亞液化時(shí)，亞液化溫 度 仍 高 達(dá)溫 度 仍 高 達(dá)2200。 但是，圖左半部但是，圖左半部亞液線(xiàn)位置較低，亞液線(xiàn)位置較低，在相當(dāng)寬闊的組在相當(dāng)寬闊的組成和溫度范圍不成和溫度范圍不存在第二高溫固存在第二高溫固相。相。1） CaO-MgO-SiO2 系統(tǒng)系統(tǒng)C3S-D二元系統(tǒng)與二元系統(tǒng)與C3S-M二元系統(tǒng)比較：二元系統(tǒng)比較： M：液化溫度：液化溫度(約約2700)比白云石比白云石D高很多，高很多，甚至當(dāng)甚至當(dāng)M/C3

8、S的比例降至的比例降至65/35時(shí)，仍在時(shí)，仍在2400以上，以上， 亞液線(xiàn)向左下降的速度則與白云石亞液線(xiàn)向左下降的速度則與白云石D差差不多，至不多，至M/C3S為為60/40時(shí)亞液相溫度仍在時(shí)亞液相溫度仍在2180 左右，與左右，與D白云石相似。白云石相似。 圖中液線(xiàn)和亞液線(xiàn)的交點(diǎn)雖左移甚遠(yuǎn)，圖中液線(xiàn)和亞液線(xiàn)的交點(diǎn)雖左移甚遠(yuǎn)，但溫度仍高達(dá)但溫度仍高達(dá)2020左右，加上圖中的左右，加上圖中的M點(diǎn)比點(diǎn)比D-C3S截面的截面的D點(diǎn)高點(diǎn)高200， 如如C3S含量低于含量低于40，鎂白云石的高溫，鎂白云石的高溫性能優(yōu)于白云石。性能優(yōu)于白云石。C3S-D/C3S-C比較：比較： C-C3S截面：截面：

9、液線(xiàn)走向與液線(xiàn)走向與D-C3S截面近似，但橫貫全圖的第截面近似，但橫貫全圖的第一晶相都是一晶相都是CaO，CaO和和MgO二固相能共存的溫二固相能共存的溫度上限由度上限由C點(diǎn)點(diǎn)2200向左下降較快。向左下降較快。對(duì)于高溫性能，對(duì)于高溫性能，C3S含量不高時(shí)，鎂白云石優(yōu)含量不高時(shí)，鎂白云石優(yōu)于白云石，而二者又遠(yuǎn)優(yōu)于富鈣白云石。于白云石，而二者又遠(yuǎn)優(yōu)于富鈣白云石。2） CaO-MgO-C4AF系統(tǒng)系統(tǒng) CaO - MgO (2300 ) CaO-C4AF (1395 ) MgO-C4AF ( 1340)CaO-MgO-C4AF (1320 ) C4AF對(duì)對(duì) CaO、MgO 和和CaO-MgO 二元

10、系統(tǒng)始二元系統(tǒng)始熔溫度的影響是很大的。熔溫度的影響是很大的。 C4AF-D /C4AF-M 比較：比較： D截面圖：截面圖： C4AF的加入使白云石材料的液線(xiàn)和亞液線(xiàn)的加入使白云石材料的液線(xiàn)和亞液線(xiàn)分別從分別從2400和和2300迅速下降至略高于迅速下降至略高于1320的的F點(diǎn)和共熔點(diǎn)點(diǎn)和共熔點(diǎn)E(1320)。M截面圖：截面圖： MgO含量較高，液線(xiàn)的起點(diǎn)提高了含量較高，液線(xiàn)的起點(diǎn)提高了 300，全線(xiàn)液化溫度都比較高，使方鎂石能在較高溫度全線(xiàn)液化溫度都比較高，使方鎂石能在較高溫度和較寬的組成范圍存在；但三元共熔點(diǎn)和較寬的組成范圍存在；但三元共熔點(diǎn)E右移，右移，使亞液線(xiàn)變得更為陡峭。使亞液線(xiàn)變得

11、更為陡峭。同白云石同白云石D相比，鎂白云石相比，鎂白云石M的熔化溫度較的熔化溫度較高而二固相共存的溫度較低。高而二固相共存的溫度較低。 C4AF-D/C4AF-C比較：比較：C 截面圖：截面圖： 大體與大體與D的相似，全圖第一晶相為的相似，全圖第一晶相為CaO，三元共熔點(diǎn)，三元共熔點(diǎn)E的位置右移。的位置右移。如果不管高鈣材料易水化問(wèn)題，如果不管高鈣材料易水化問(wèn)題，C4AF對(duì)白云石對(duì)白云石D和鈣白云石和鈣白云石C高溫性高溫性能的影響似乎無(wú)甚差別。能的影響似乎無(wú)甚差別。 3） CaO-MgO-C3A系統(tǒng)系統(tǒng)C-C3A / D-C3A比較：比較： C截面：截面： 近右端近右端C一段的液線(xiàn)和亞液線(xiàn)溫度

12、較一段的液線(xiàn)和亞液線(xiàn)溫度較D截面近截面近D的一段稍高一些，的一段稍高一些，說(shuō)明說(shuō)明C3A含量不高時(shí)，高鈣白云石含量不高時(shí)，高鈣白云石C略勝于白云石略勝于白云石D，但，但C易于水化。易于水化。M-C3A/D-C3A比較：比較： M截面：截面： 與與D截面相似，但液線(xiàn)溫度高于截面相似，但液線(xiàn)溫度高于D截面。截面。C3A對(duì)鎂白云石高溫對(duì)鎂白云石高溫性能的影響較性能的影響較D的小的小4）CaO-C3A-C2F系統(tǒng)系統(tǒng) C3A的不一致熔點(diǎn)的不一致熔點(diǎn)(1535)高于高于C2F的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)(1449)，圖中靠圖中靠C3A一邊的亞液線(xiàn)溫一邊的亞液線(xiàn)溫度較高，雖然向右方下降度較高，雖然向右方下降較快，但總的看

13、來(lái)，較快，但總的看來(lái)，C3A對(duì)對(duì)CaO 高溫性能的影響較高溫性能的影響較C2F為小。除兩側(cè)部分固溶為小。除兩側(cè)部分固溶段外，始熔溫度基本上都段外，始熔溫度基本上都是是1389。C3A和和C2F對(duì)系統(tǒng)的影響對(duì)系統(tǒng)的影響近似。近似。 CaO-MgO-C3S-C4AF 1295 CaO-MgO-C3S-C4AF-C2F 1290 CaO-MgO-C3S-C4AF-C3A 1300 C3A、C2F的影響相似。的影響相似。C4AF、C3A、C2F使使CaO-MgO（2370 ）系統(tǒng)的始熔溫）系統(tǒng)的始熔溫度降低度降低9001000。 C3S本身熔點(diǎn)高，但易與本身熔點(diǎn)高，但易與SiO2、MgO 反反應(yīng)生成低

14、熔物。所以，提高白云石材料的高溫性能，必須盡應(yīng)生成低熔物。所以，提高白云石材料的高溫性能，必須盡量降低量降低Al2O3、氧化鐵以及、氧化鐵以及SiO2等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。5）白云石耐火材料的液相形成溫度）白云石耐火材料的液相形成溫度6.4.2 白云石耐火材料的抗渣性白云石耐火材料的抗渣性1、白云石耐火材料與、白云石耐火材料與SiO2的反應(yīng)的反應(yīng) CaO/MgO 比越低的材料吸收比越低的材料吸收SiO2時(shí)其固化溫度越易時(shí)其固化溫度越易降低，從而導(dǎo)致高溫性能惡化。降低，從而導(dǎo)致高溫性能惡化。 CaO/MgO 比越高的材料越能抵抗高硅爐渣的侵蝕。比越高的材料越能抵抗高硅爐渣的侵蝕。2、白云石耐火材料與氧化鐵的反應(yīng)、白云石耐火材料與氧化鐵的反應(yīng)氧化氣氛：氧化氣氛：還原氣氛：還原氣氛：1500吸收吸收Fe2O3/FeO一定量形成液相量：一定量形成液相量：氧化氣氛：設(shè)氧化氣氛：設(shè)Fe2O3 =15% L1=(m-1)/(m-L)=23.8% L2=(d-2)/(d-L)=26.3% L3=(c-3)/(c-L)=28.4%還原氣氛：設(shè)還原氣氛：設(shè)FeO =30% L4=(m-4)/(m-L)=9.4% L5=(d-5)/(d-L)=2