北科大耐火材料課件05堿性及尖晶石質耐火材料

2023/5/181第五章堿性及尖晶石質耐火材料

堿性耐火材料：鎂質MgO，白云石質MgO.CaO，石灰質耐火度高，抗堿性渣能力很強。堿性冶煉爐上廣泛使用，玻璃窯、水泥窯高溫帶等。尖晶石質耐火材料（中性或弱堿性）：主晶相：鎂鋁尖晶石，鎂鉻尖晶石，復合尖晶石礦物組成、結構和許多性質與鎂質相近。2023/5/182第一節(jié)

鎂質耐火材料主成分：MgO；主晶相：方鎂石主要品種：普通鎂磚，直接結合鎂磚，鎂鈣磚，鎂硅磚，鎂鋁磚，鎂鉻磚，鎂碳磚，不燒制品，不定形材料

一、鎂質耐火材料的主晶相

1.

方鎂石MgO的唯一結晶形態(tài)（離子晶體）化學活性很大，易水化反應，并伴隨很大體積膨脹效應——注意防潮離子晶體，熔點很高，達2800℃。（但易被還原）熱膨脹性較高，耐熱震性較差。

2.

鎂方鐵礦（MgO－FeO形成的固溶體）抵抗含鐵熔渣的優(yōu)質耐火材料。

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二、鎂質耐火材料的結合相1.尖晶石結合相：鐵酸鎂（鎂鐵尖晶石）（MgO.Fe2O3）MF；鎂鋁尖晶石（MgO.Al2O3）MA；鎂鉻尖晶石（MgO.Cr2O3）MC三種尖晶石與方鎂石的相關系比較：1）三種尖晶石分別是三個二元系統(tǒng)中唯一的二元化合物。2）尖晶石的作用使得完全液化的溫度下降，但不嚴重。尖晶石具有較高熔點或分解溫度，與MgO共熔溫度較高。（C>A>F）3）溫下尖晶石可部分溶解于方鎂石中，形成固溶體。而且溶解度隨溫度變化，可發(fā)生尖晶石的溶解－沉析。由于固溶作用，有助于燒結。（F>C>A）。由于固溶作用，使得開始形成液相溫度有所提高。2023/5/184

2.硅酸鹽相（MgO－CaO－SiO2三元系統(tǒng)）鎂橄欖石（2MgO.SiO2，M2S）鈣鎂橄欖石（CaO.MgO.SiO2，CMS）鎂薔薇輝石（3CaO.MgO.2SiO2，C3MS2）硅酸二鈣（2CaO.SiO2，C2S）鎂質耐火材料中各種礦物的共存關系：MgO－CaO－Al2O3－Fe2O3－SiO2五元系統(tǒng)

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三、各種鎂質耐火材料的性質按結合相來講

1.硅酸鹽結合的鎂質耐火材料――CaO/SiO2硅酸鹽結合相，高溫性能，耐熱震性差；抗堿渣

2.尖晶石結合的鎂質耐火制品－【強度、耐熱震性、抗渣性】都比普通鎂磚高

3.碳結合的鎂質制品――易氟化（耐熱震性好，抗渣性強，強度較高）

4.直接結合的鎂質制品――直接結合率高――優(yōu)良性能

5.鎂質不定形耐火材料（冶金鎂砂）2023/5/186四、鎂質耐火材料的應用（按各品種來講）

1.普通鎂磚（MgO＝91％）：能經受鋼液、熔渣的高溫熱負荷、流體的流動沖擊和鋼液與強堿性渣的化學侵蝕。耐熱震性差。熱膨脹性較大，荷重軟化溫度較低－爐頂要吊頂。硅酸鹽結合：C2S，CaO6～10％；M2S，SiO25～11％

2.鎂鈣磚和鎂硅磚：比普通鎂磚荷重軟化溫度高，抗渣能力強，適用范圍廣。

3.鎂鋁磚Al2O35～10％，MA結合。比普通鎂磚耐熱震性好，荷重軟化溫度高。

4.鎂鉻磚，比鎂鋁磚更佳――宜于在高溫、渣蝕、溫度急變的條件。（要求氣氛不頻變）

5.鎂碳磚（C10～40％碳結合）抗渣性，耐熱震性好――轉爐爐襯，電爐爐壁。不宜在強氧化氣氛中使用

6.直接結合鎂磚：最佳（MgO>95%，直接結合）強度、抗蝕性能高――用于受高溫、重荷、渣蝕嚴重之處。

2023/5/187第二節(jié)

白云石質耐火材料主要原料：白云石；主要成分：MgO，CaO（40～60％，30～40％）；MgO50～85％CaO10～40％－－鎂白云石耐火材料強堿性耐火材料；分類：含游離CaO的，穩(wěn)定的。由于CaO較多，性能與鎂質材料有異。2023/5/188一、含游離CaO的白云石耐火材料

1.主要原料：燒結白云石或燒結鎂白云石；

2.主要成分：MgO，CaO，雜質外，多數(shù)含碳；.

3.主晶相：方鎂石、石灰

4.性質：抗堿性能好，高溫強度較高，大氣穩(wěn)定性很差。

5.應用：轉爐中廣泛應用。重要缺點：抗水化性能差――生產、運輸、儲存、使用時要注意。

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二、穩(wěn)定白云石制品：由大氣穩(wěn)定性很高的，人工合成的，無游離CaO的白云石熟料制成

1.化學組成：CaO、MgO各40％，SiO213～15％，R2O3約5％

2.原料：優(yōu)質天然白云石、石英砂及磷灰石。

3.主要礦物：C3S、方鎂石及少量C2S和C4AF（五元系統(tǒng)）

4.性質：較高的抗水化性。（強度較低，耐熱震性差）

5.應用：可替代鎂磚使用。

2023/5/1810第三節(jié)

尖晶石耐火材料主晶相：尖晶石或尖晶石與方鎂石（鎂質材料中尖晶石為結合相）分兩類：鎂鋁尖晶石質：鎂鋁尖晶石為主晶相或它與方鎂石或與剛玉共同構成主晶相。鉻質和鉻鎂質：鎂鉻尖晶石為主晶相或它與方鎂石或與Cr2O3共同構成主晶相。由弱堿性――中性2023/5/1811

一、鎂鋁尖晶石質耐火材料強度高（高熔點晶粒間直接結合率很高）；抗硅酸鹽與含鐵熔渣滲透能力強，優(yōu)于鎂鋁磚（抗鐵渣強）耐熱震性較好抗真空揮發(fā)性好體積穩(wěn)定性很好

二、鎂鉻尖晶石耐火材料

1.

鉻鎂磚：強度高（直接結合率高）

耐熱震性較好，抗渣性強于鎂鋁尖晶石質制品

2.

鉻磚：主要組成：鉻尖晶石【（Fe，Mg）O.（Cr，F(xiàn)e，Al）O3】組分變化很大，中性材料，用于堿性與酸性材料的隔離層。不宜用于直接與接觸和氣氛性質頻變的部位2023/5/1812

復習思考題：1.鎂質耐火材料主晶相是什么？結合相有哪些？2.各種結合相的鎂質耐火材料的性