鎂鉻磚生產(chǎn)用工藝介紹

鎂鉻磚的組成

鎂鉻磚是含MgO：55%-80%、Cr2O3：8%-20%的堿性耐火制品，以方鎂石和復(fù)合尖晶石XO·Y2O3為主晶相，其中XO主要是MgO、FeO;Y2O3主要是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3。其中XO和Y2O3的摩爾數(shù)相等，多余的Y2O3固溶于復(fù)合尖晶石中。還有少量的硅酸鹽相(鎂橄欖石和鈣鎂橄攬石)。

所用原料及生產(chǎn)工藝

鎂鉻磚以質(zhì)燒結(jié)鎂砂和鉻鐵礦(Cr2O3：30%?45%、CaO小于1%~1.5%)為主要原料。鎂鉻磚的生產(chǎn)公寓與鎂磚大體相似。不燒鎂鉻磚用無機(jī)鎂鹽溶液作為結(jié)合劑。燒成過程中由于MgO和Cr2O3、Al2O3或鐵的氧化物反應(yīng)生成尖晶石時(shí)的膨脹而引起的松散效應(yīng)?？刹捎妙A(yù)先合成的鎂鉻砂制磚，須在1600℃以上的氧化氣氛下燒成。如果氣氛性能有變化，鉻鐵礦中的Fe2O3受氧化-還原反應(yīng)影響，形成鐵的各價(jià)氧化物。同時(shí)Cr2O3也還原產(chǎn)生不同價(jià)化合物。在反復(fù)反映下，造成磚的損壞，所以盡可能采用高M(jìn)gO低Cr2O3的制品。

根據(jù)制品所用原料和工藝特點(diǎn)，可分為熔鑄鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚、預(yù)反應(yīng)鎂鉻磚和不燒鎂鉻磚。

鎂鉻磚制備工藝及性能

一、制備工藝對鎂鉻磚性能的影響

生產(chǎn)工藝的不同使得鎂鉻材料的結(jié)構(gòu)存在明顯差異，進(jìn)而影響鎂鉻磚的性能。例如，直接結(jié)合鎂鉻磚熱震穩(wěn)定性好，電熔再結(jié)合鎂鉻磚的抗侵蝕性能強(qiáng)，半再結(jié)合鎂鉻磚的性能介于兩者之間。為此，本部分將詳細(xì)討論生產(chǎn)工藝對鎂鉻磚性能的影響。

制備工藝和鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

1.組織結(jié)構(gòu)性能

不同生產(chǎn)工藝制備的鎂鉻耐火材料的顯氣孔率、體積密度也不同。

不同工藝的鎂鉻耐火材料的氣孔率和體積密度差異較大，氣孔率變化規(guī)律如下：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻耐火材料（T)>直接結(jié)合鎂鉻耐火材料(C)>半再結(jié)合鎂鉻耐火材料(B)>電熔再結(jié)合鎂鉻耐火材料（D);體積密度則呈相反趨勢。這主要是由工藝不同引起的，質(zhì)鎂鉻磚（電熔再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚）由于其生產(chǎn)原料純度高、成型壓力高、燒成溫度高，因此制品的結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，體積密度大。由此可見，生產(chǎn)工藝對耐火材料性能影響很大。

熱態(tài)強(qiáng)度

生產(chǎn)工藝對鎂鉻耐火材料高溫強(qiáng)度的影響

不同工藝的鎂鉻耐火材料高溫強(qiáng)度變化規(guī)律如下：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻耐火材料<直接結(jié)合鎂鉻耐火材料<半再結(jié)合鎂鉻耐火材料<電熔再結(jié)合鎂鉻耐火材料。由于高溫抗折強(qiáng)度主要代表了磚中各礦物的結(jié)合情況，這說明電熔再結(jié)合鎂鉻磚的結(jié)合強(qiáng)度大，因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力好。

由于液相在不同晶粒間的滲透能力要低于在相同晶粒間的滲透能力，當(dāng)液相含量固定時(shí)，第二固相的出現(xiàn)會使固-固接觸增加，從而能夠提高磚的高溫強(qiáng)度。在生產(chǎn)電烙再結(jié)合鎂鉻磚或半再結(jié)合鎂鉻磚時(shí)，添加預(yù)合成鎂鉻砂為原料，從而提高了第二固相的含量，使磚的高溫強(qiáng)度增大。

從圖3-6中可以看出，不同工藝的鎂鉻耐火材料高溫強(qiáng)度變化規(guī)律如下：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻耐火材料<直接結(jié)合鎂鉻耐火材料<半再結(jié)合鎂鉻耐火材料<電熔再結(jié)合鎂鉻耐火材料。由于高溫抗折強(qiáng)度主要代表了磚中各礦物的結(jié)合情況，這說明電熔再結(jié)合鎂鉻磚的結(jié)合強(qiáng)度大，因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力好。

由于液相在不同晶粒間的滲透能力要低于在相同晶粒間的滲透能力，當(dāng)液相含量固定時(shí)，第二固相的出現(xiàn)會使固-固接觸增加，從而能夠提高磚的高溫強(qiáng)度。在生產(chǎn)電烙再結(jié)合鎂鉻磚或半再結(jié)合鎂鉻磚時(shí)，添加預(yù)合成鎂鉻砂為原料，從而提高了第二固相的含量，使磚的高溫強(qiáng)度增大。

2.熱震穩(wěn)定性

采用1100℃，風(fēng)冷1次后的殘存強(qiáng)度百分率比較各種鎂鉻磚的熱震穩(wěn)定性，結(jié)果如圖3-7所示。由圖3-7可知，不同生產(chǎn)工藝鎂鉻磚中普通鎂鉻磚的熱震穩(wěn)定性好，半再結(jié)合鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚次之，電熔再結(jié)合鎂鉻磚差。

種鎂鉻磚的熱震穩(wěn)定性

3.抗渣性

由于晶間尖晶石是從硅酸鹽液相中析出的，因此少量SiO2的存在對晶間尖晶石形成有利。但SiO2含量多了，液相量會顯著増加，從而降低鎂鉻磚高溫強(qiáng)度并有助于外來熔體沿液相渠道的滲入，使侵蝕加劇。CaO含量高了，會顯著降低出現(xiàn)液相的溫度，對高溫強(qiáng)度與抗侵蝕不利，特別是在鎂鉻磚中A12O3與Fe2O3含量高時(shí)更為顯著。因此，在制作質(zhì)鎂鉻磚時(shí)，應(yīng)盡量選用SiO2、CaO、Fe2O3(FeO)含量低，而Cr2O3、A12O3含量高的鉻礦為原料。

鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

鉻礦是生產(chǎn)鎂鉻磚的主要原料，因來源的不同，其主要雜質(zhì)含量各異。此外，鉻礦的加入量也會對鏷鉻磚的性能產(chǎn)生影響。本部分將主要闡明鉻礦來源及加入量對直接結(jié)合鎂鉻磚性能的影響。

1.鉻礦粒度的影響

國產(chǎn)的高鉻礦w(Cr2O3)>53%)雖氧化鐵含量遠(yuǎn)低于南非鉻礦，但二氧化硅含量較高。為此，主要研究了國產(chǎn)高鉻礦的粒度組成對直接結(jié)合鎂鉻磚性能的影響。制品的耐壓強(qiáng)度隨著鉻礦臨界粒度的減小而提高，高溫抗折強(qiáng)度（1400℃，0.5h)則隨著鉻礦臨界粒度的減小而降低，鉻礦臨界粒度為1.5mm時(shí)，熱震穩(wěn)定性出現(xiàn)峰值。

鉻礦粒度鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

2.鉻礦加入量的影響

將電熔鎂砂與南非鉻礦按照不同的比例配制成Cr2O3含量不同的直接結(jié)合鎂鉻試樣，在1740℃的高溫隨道窯中燒成，所用電熔鎂砂、南非鉻礦以及鎂鉻試樣的化學(xué)成分見表3-2。

在1740℃的高溫隨道窯中燒成，所用電熔鎂砂、南非鉻礦以及鎂鉻試樣的化學(xué)成分

南非鉻礦對直接結(jié)合鎂鉻磚性能的影響

隨著鉻礦含量的增加，直接結(jié)合鎂鉻試樣的顯氣孔率降低、體積密度增加、熱震穩(wěn)定性提高。光學(xué)顯微鏡、SEM和EDAX分析表明，高溫煅燒之后，南非鉻礦中的絕大多數(shù)氧化鐵均進(jìn)人方鎂石相中，形成（MgO、FeO)固溶體或鐵酸鎂二次尖晶石。在前面分析中曾提到，形成（Mg,Fe)O時(shí)體積收縮20%，而且在有CaO存在下，在1500℃就已有液相出現(xiàn)，促使致密燒結(jié)，這就是南非礦使燒結(jié)合成料體積密度增加，氣孔率下降的原因之一。

南非鉻礦對直接結(jié)合鎂鉻磚性能的影響

EDAX分析鎂富氏體相成分可知：各倍半氧化物在方鎂石的固溶量次序?yàn)椋篎e2O3>Cr2O3>Al2O3,雖也有一定量氧化鎂通過擴(kuò)散進(jìn)入鉻鐵尖晶石中，但比較而言，鉻鐵尖晶石中的倍半氧化物（尤其是Fe203)進(jìn)人方鎂石中的量大于氧化鎂進(jìn)入鉻鐵復(fù)合尖晶石中的量。故經(jīng)高溫煅燒后，鎂砂與鉻礦的成分均發(fā)生變化，方鎂石中形成了較多的二次尖晶石，其典型成分（EDAX分析，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：MgO 75.90%，Al2O3 3.21%，F(xiàn)e2O3 15.49%，Cr2O3 5.42%。鉻礦顆粒的成分變化也較大，鉻礦顆粒的典型化學(xué)成分為（直接結(jié)合的邊界）；MgO 21.69%，Cr2O3 47.35%，A12O3 12.31%，F(xiàn)e2O3 12.73%，故該直接結(jié)合鎂鉻材料的直接結(jié)合程度高。所以隨著鉻礦含量的增加，顯著地改善了鎂鉻試樣的物理性能。

直接結(jié)合鎂鉻磚抗有色冶煉介質(zhì)侵蝕性能與鉻礦含量的關(guān)系

隨著試樣中Cr203含量的增加，其抗有色冶煉介質(zhì)的侵蝕能力明顯增加，抗侵蝕和抗?jié)B透能力。

鎂鉻磚的價(jià)格，多少錢一噸

鎂鉻磚是以燒結(jié)鎂石和鉻鐵礦為主要原料，按適當(dāng)比例配合制成的以方鎂石和鎂鉻尖晶石(MgOCr2O3)為主晶相，以鎂橄欖石和鈣鎂橄欖石為次晶相的堿性耐火材料。鎂鉻磚是由40％～80％死燒鎂砂和20％～60％鉻鐵礦，在1655℃燒制而成。鎂鉻磚也可電熔澆鑄，生產(chǎn)熔鑄鎂鉻磚。我國制備鎂鉻磚用的鉻鐵礦主要由河南、甘肅提供，Cr2O3含量一般可達(dá)30%以上。鎂鉻磚在燒成過程中，氣氛對其結(jié)構(gòu)影響很大。耐火磚置于氧化氣氛中時(shí)在高溫下有很多的尖晶石進(jìn)入方鎂石形成的固溶體中，而鉻鐵礦相中氧化鐵(FeO)則被氧化。氧化氣氛引起方鎂石的晶粒長大和沉析尖晶石的增加。還原氣氛則使金屬氧化物還原為鐵一鉻金屬。鉻鐵礦含量少時(shí)，坯體中只有很少的尖晶石，呈分散沉析尖晶石狀態(tài)。鉻鐵礦含量增加時(shí)，尖晶石沉析物增多，耐火磚尺寸也增大。鎂鉻磚具有良的耐堿性物料的侵蝕能力，抗Na2SO4侵蝕能力強(qiáng)，高溫體積穩(wěn)定性好，耐熱震性好，荷重軟化溫度比普通鎂磚高，是一種理想的高性能耐火材料，其價(jià)格從幾千元到上萬元不等。

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