第六章 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，鎂鉻尖晶石質(zhì)耐火材料，鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料。目前，國內(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，但由于鎂鉻尖晶石質(zhì)材料存在環(huán)境污染問題，使用比例正逐漸減少。近20年來，由于冶煉技術(shù)的進步，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

2、磚等，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MgO-CaO基組成的堿性耐火材料，其顯著特點是耐火度高，高溫力學性能好，抗渣蝕能力強，已廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐（尤其復吹轉(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，普通鎂磚、高純鎂磚，熔粒再結(jié)合鎂磚，以及C2S結(jié)合的鎂磚等都屬于這類耐火材料。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

3、爐側(cè)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材料或鎂鉻材料取代。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，尤其普通鎂磚，C2S結(jié)合鎂磚等，但所用原料鎂砂日趨向高純高密方向發(fā)展，倍受國內(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、高溫強度大和抗堿性熔渣侵蝕性好的特點是由MgO自身特性決定的。影響這種材料性能的因素主要是化學成分，燒成溫度以及與之相關(guān)的顯微結(jié)構(gòu)。（一）強度國內(nèi)外學者研究了化學組成對鎂磚性能的影響，結(jié)果認為，研究

4、鎂磚的高溫強度，尤其是高溫抗折強度，實為研究鎂磚的關(guān)鍵。同時指出，高溫強度大的鎂磚，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SiO2、Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、B2O3等雜質(zhì)對鎂磚高溫抗折強度的影響，指出B2O3影響最大。1化學成分的影響（1）CaO和SiO2磚中CaO和SiO2對其強度影響頗大，在燒成過程活性大的CaO應(yīng)先與SiO2反應(yīng)生成CaOSiO2 化合物，它們可以是CaO·SiO2,也可以是2CaO·SiO2,或3CaO·SiO2，這與CaO和SiO2,含量比有關(guān)。倘若CaO含量低于SiO2, Ca

5、O與SiO2反應(yīng)后，多余的SiO2必與MgO反應(yīng)，并進一步與CaO-SiO2反應(yīng)，生成熔點低的CaO·MgO.·SiO2（CMS）或3CaO·MgO.·2SiO2（C3MS2），從而顯著降低鎂磚的高溫強度，調(diào)整CaO和SiO2含量，使其形成C2S高溫相，避免CMS和C3MS2低熔相形成非常必要。國內(nèi)有人曾研究過CaO/SiO2克分子比對鎂磚性能的影響，結(jié)果顯示2，當CaO/SiO2克分子比為2.02.5，SiO2含量0.80.9wt%時，磚的顯氣孔率最低，1400下的抗折強度最高，1500蠕變速率最小，D.R.F.Spencer等人研究了15001600

6、下不同CaO/SiO2對含SiO2 0.3wt%和0.85 wt%的鎂磚高溫抗折強度的影響，指出，當CaO/SiO22.0時，可獲得最高強度；若SiO2含量增加，獲得最高強度時的CaO/SiO2也相應(yīng)降低。國內(nèi)外研究CaO/SiO2克分子比對鎂磚高溫強度的變化規(guī)律非常相似，結(jié)果也很吻合。在研究含SiO20.30.85wt%，CaO/SiO2比為3.0時的鎂磚的高溫應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時，認為，鎂磚的變形量隨著SiO2含量的增加而增大，而隨MgO含量的提高而降低。因此，為提高高溫強度降低變形量，應(yīng)提高磚中的MgO含量，盡可能降低SiO2含量，若料中SiO2給定時，可調(diào)整CaO/SiO2比，以獲取最大的高

7、溫抗折強度。（2）Al2O3、Fe2O3和Cr2O3的影響在天然菱鎂礦制取的鎂砂中，通常含有Al2O3和Fe2O3等雜質(zhì)，對于我國遼寧菱鎂礦來說，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，但對鎂磚高溫強度有不同程度的影響，當鎂磚中的CaO和SiO2含量極低，而且CaO/SiO2很低的條件下，可將Al2O3、Fe2O3和Cr2O3與MgO的相關(guān)系視為MgO-Al2O3、MgO-Fe2O3和MgO-Cr2O3系。MgO-Fe2O3系中的MgO.Fe2O3分解溫度（固化溫度）高達1720，MgO.Fe2O3在方鎂石中的溶解度隨溫度的提高而增大，盡管方

8、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，MgO.Al2O3和MgO.Cr2O3固化溫度分別為1995和2350左右，R2O3在方鎂石中的溶解度以Fe2O3為最大，其次是Cr2O3，最小是Al2O3，在1700下，分別為70%、40%和3%。冷卻過程，MgO.Al2O3和MgO.Fe2O3幾乎全部脫溶填充于方鎂石晶界處，MgO.Cr2O3部分脫溶在方鎂石顆粒內(nèi)部，強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，當鎂磚中C

9、aO、SiO2含量極低，CaO/SiO2也很低的情況下，Al2O3、Fe2O3和Cr2O3對鎂磚的顯微結(jié)構(gòu)和高溫強度起有益的作用。當磚中CaO和SiO2含量較高，且CaO/SiO2比較高時，可用尖晶石C2S相圖來表示。盡管MA、MK、MF和C2S均為高耐火相，其熔點分別為2135、2180、1720（確切的說，應(yīng)該是分解溫度）和2130，但這些尖晶石和C2S共存，其熔點顯著降低，分別為：1418、1700和1380。從R2O3在硅酸鹽相中的溶解度看，Cr2O3遠小于Al2O3，更小于Fe2O3，可見，這些R2O3對鎂磚高溫強度的不利影響，應(yīng)以Fe2O3為最大，其次Al2O3。Spencer等人

10、研究結(jié)果也認為，當CaO/SiO2較高時（/3.0），Al2O3和Fe2O3都明顯降低鎂磚的高溫強度，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極少或幾乎沒有，即使海水鎂砂、鹽湖鎂砂中含B2O3千分之幾數(shù)量級，但對高純鎂磚高溫強度的有害影響卻非常大，因此在生產(chǎn)海水或鹽湖鎂砂過程中，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)果認為，B2O3含量應(yīng)在0.03wt%或以下。為提高高純鎂磚的高溫強度，在制取鎂砂過程中，往往加入少量CaO以調(diào)整

11、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，當有B2O3存在時，磚中的結(jié)合相C2S在1150左右將發(fā)生熔融，破壞磚的原始組織結(jié)構(gòu)，從而顯著降低磚的高溫強度，據(jù)報道，B2O3對這種C2S結(jié)合的高純鎂磚的高溫抗折強度的有害影響是Al2O3的7倍，F(xiàn)e2O3的70倍。D.R.F.Spencer等人進行過B2O3含量對高純鎂磚高溫抗折強度的影響研究，結(jié)果認為，磚的高溫抗折強度隨B2O3含量的提高而降低，隨CaO/SiO2比的增大而明顯增高，提出，鎂磚中B2O3的含量£0.03wt%為好。2燒成溫度的影響鎂磚根據(jù)MgO含量的不同分低純和高純兩大類，低純鎂磚

12、和高純鎂磚的結(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)合的低純普通鎂磚，燒成溫度一般在15501580之間。超過最高燒結(jié)溫度將會產(chǎn)生變形，收縮大，從而導致廢品率增高。燒成溫度低，制品燒不結(jié)，性能變差。高純鎂磚由于純度高（通常在97%以上），燒成溫度一般在17501800，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散。提高排除氣孔速度，從而強化晶粒聚集再結(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

13、和高溫強度，降低顯氣孔率。燒成溫度與高溫強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)合鎂鉻磚和其它磚種，比如1200和1750下燒成直接結(jié)合鎂鉻磚，1500下的抗折強度由6.0mpa提高到13.8mpa，顯氣孔率從16.5%降低到14.5%。（二）抗渣性鎂磚的抗渣性與磚的成分有關(guān)，也與熔渣的成分有關(guān)，鎂磚中的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MgO還具有良好的抗高FeO或Fe2O3侵蝕能力。有人研究過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，當爐渣中CaO含量為17%，F(xiàn)eO57%

14、，SiO233%時，MgO溶解度為15%，渣中CaO 35%，F(xiàn)eO 63%，SiO2 20%時，MgO溶解度降為7%，CaO 25%，F(xiàn)eO 74%，SiO2 5%時，MgO溶解度降至4%，即當爐渣中CaO/SiO2比0.81增至5，F(xiàn)eO從57%增至74%時，鎂磚中的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明。郁國城進行過CaO-SiO2-FeO渣系在1400和1600下，對白云石磚中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)，認為均質(zhì)體

15、熔渣對CaO的侵蝕遠較非均質(zhì)體嚴重，均質(zhì)體和非均質(zhì)體熔渣由渣中CaO/SiO2比和FeO含量決定。一般來說，CaO/SiO2高，F(xiàn)eO含量也相對的高者，一般多是非均質(zhì)體渣系，同樣對鎂磚中的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。鎂磚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都相當高，有些高達5或以上，而且FeO含量也較高。因此，鎂磚從抗堿性熔渣侵蝕性考慮，應(yīng)該是可以的。但實際上很少使用，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

16、普通鎂磚外，其他均不采用。鎂磚抗酸性熔渣性差，主要是因為鎂磚中的主成分MgO與渣中的SiO2在高溫下起反應(yīng)生成熔點較高的鎂橄欖石（M2S熔點為1890），隨后鎂橄欖石立刻與渣中的CaO反應(yīng)生成低熔點的鈣鎂橄欖石或者生成鎂薔薇輝石、鐵鋁酸四鈣，從而降低鎂磚中的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)，形成高熔點的C2S，待CaO完全吃掉后，再與MgO作用，不過這種作用在堿度很高時是比較困難的，因此，在使用鎂磚時，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，對于MgO含量92%或以上鎂磚來說，耐火度

17、高于1790，荷重軟化溫度根據(jù)MgO含量不同有較大區(qū)別，92%左右MgO者一般在15801600，97%含量者一般在17501800或更高。（四）顯微結(jié)構(gòu)包括直接結(jié)合高純鎂磚在內(nèi)的其他任何直接結(jié)合磚的顯微結(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。這種顯微結(jié)構(gòu)是決定磚高溫性能優(yōu)的關(guān)鍵。低純鎂砂或鎂磚（比如MgO£92%）和高純鎂砂或鎂磚（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圍，方鎂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（達到硅酸鹽相與方鎂石的

18、低熔點時）下，存在于方鎂石晶粒周圍的硅酸鹽層逐漸變成液態(tài)，方鎂石晶粒間失去結(jié)合力，從而弱化了磚的強度。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度。二、生產(chǎn)工藝（一）普通鎂磚1原料性能我國生產(chǎn)普通鎂磚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行煅燒制得的。因此，SiO2和CaO含量，尤其是SiO2要比菱鎂礦中的高。對其性能要求主要是化學成分和燒結(jié)程度。燒結(jié)鎂砂的化學組成應(yīng)為：MgO90%，CaO£2.5%，SiO2£5

19、%。燒結(jié)程度一般以密度衡量，要求其值應(yīng)不低于3.18g·cm-3，灼堿¢0.3%。鎂砂的外觀呈棕黃色或茶褐色，結(jié)晶良好。若原料中CaO較高時，可在破碎后進行水化處理，使CaO水化后再進入料倉儲存。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)磚的外觀尺寸和單重確定。一般來說，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。各種粒度的級配一般可遵循“兩頭大中間小”的原則，實際生產(chǎn)中采用下列粒度級配較為普遍，即臨界粒度0.5mm的占5560%，0.50.088mm的占510%

20、，£¢0.088mm的占3540%。根據(jù)泥料的成型性能與磚坯外觀，也可適當調(diào)整上述比例。若磚坯密度小，可適當增加粗粒比例；若磚坯外觀粗糙，可適當增大中間粒度比例，以達到提高坯體質(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；增加細粉含量或降低細粉尺寸，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15%，或者在成型過程將廢磚坯搗碎，直接摻到泥料中進行成型。結(jié)合劑可采用亞硫酸鹽紙漿廢液，密度為1.21.25g·cm-3或者MgCl2水溶液（稱鹵水），它對鎂磚燒結(jié)起促進作用。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

21、用來生產(chǎn)不燒磚為多。3泥料的混練泥料的混練常用濕碾機和強制試混料機。濕碾機具有泥料密度大產(chǎn)量高的優(yōu)點。但存在不均勻和顆粒被粉碎，從而改變原來顆粒組成的缺點，強制式混料機具有混料均勻顆粒再破碎率低的優(yōu)點，其缺點是泥料密度和產(chǎn)量較濕碾機低?；炝蠒r的加料順序為：先加顆粒料，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)合劑濕潤后再加入細粉，再混10分鐘左右。混練后的泥料最好進行睏料，但捆料時間不宜過長，以免MgO水化，但最好使CaO水化?；旌竽嗔蠟楸苊饬６绕?，皮帶運輸距離不宜過長。若無皮帶運輸，僅是料槽吊運，粒度偏析基本不存在。4成型磚坯成型主要有摩擦壓磚機、杠桿壓磚機、水

22、壓機、油壓機或加壓震動成型機。在我國絕大多數(shù)采用摩擦壓磚機成型，加壓震動成型機主要用于手工成型特異形坯體。機壓成型應(yīng)遵循“布料均勻，先輕后重”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，在干燥過程發(fā)生的物理化學變化，包括水份蒸發(fā)和鎂砂水化兩個過程，干燥初期干燥溫度不宜過高，溫度過高，坯體中的水份蒸發(fā)過快，產(chǎn)生的蒸汽壓力過大，容易使坯體產(chǎn)生裂紋，同時溫度過高也加速鎂砂的水化速度，從而引起坯體的膨脹，導致其脹裂，因此，坯體的干燥初期，溫度盡可能較低，比常溫高1015即可

23、。若采用隧道干燥器干燥，坯體的入口溫度控制在3035之間，出口溫度在100120之間。干燥時間視坯體尺寸（尤其厚度尺寸）而定，大磚坯體干燥時間較長，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800mm，而且每層高度為400mm左右時要平鋪一層拉磚，以便使該層磚連成一體，保持其穩(wěn)定性，磚坯與磚坯間留35mm間隙，垛與垛之間留1015mm的間隙，以確?；鹧娴牧魍?。裝窯密度應(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。這點采用溫度分布不勻的倒焰窯燒成

24、時，尤須注意。7燒成鎂磚燒成在隧道窯或倒焰窯內(nèi)進行，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)成本遠較倒焰窯低，產(chǎn)品質(zhì)量較為之好，但隧道窯一次投資高。鎂磚燒成時所發(fā)生的物理化學變化除了物理水的排除和水化產(chǎn)物的分解外，其他的變化在原料煅燒過程基本完成，制品的礦物組成可以認為與燒結(jié)鎂砂基本相同（制磚時不加的任何添加劑），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。鎂磚的燒成制度主要從燒成過程物理水的排除，水化產(chǎn)物的分解和坯體在不同溫度期的結(jié)合強度方面考慮。200以下，主要是水分的排除，升溫速度不宜過快；400600水化產(chǎn)物的分解結(jié)構(gòu)水析出，升溫速度要適量降低；600100

25、0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維持，升溫速度不宜過快；12001500液相開始出現(xiàn)，并形成陶瓷結(jié)合，升溫速度可適量提高；1500燒成最終溫度，陶瓷結(jié)合已較完整，坯體強度較大，升溫速度可快。燒成最終溫度下的保持時間視制品大小而定。燒成在弱氧化氣氛中進行，目的是使鎂砂中可能存在的FeO轉(zhuǎn)變成Fe2O3，并與MgO反應(yīng)生成耐火性能好的MgO.Fe2O3（MF）。冷卻時，在液相凝固前磚坯具有較強的塑性，可緩沖熱應(yīng)力，降溫速度可以快，當液相凝固后坯體失去塑性，緩沖熱應(yīng)力能力大大減弱，降溫速度可適當降低。（二）高純鎂轉(zhuǎn)1燒結(jié)鎂磚（1）原料要求高純鎂磚用原料可以是

26、一步煅燒高純鎂砂，也可以采用二步煅燒高純鎂砂或海水或鹽湖鎂砂。在我國主要用二步煅燒砂，這種高純砂化學成分分布均勻，體積密度大，吸水率低，是生產(chǎn)高純鎂磚的優(yōu)質(zhì)原料。高純鎂砂的技術(shù)要求：MgO97%，CaO£1.5%，SiO£1.5%，顆粒體積密度3.3g·cm-3，燒結(jié)良好，結(jié)晶致密，無欠燒料。（2）生產(chǎn)工藝高純鎂磚的生產(chǎn)工藝與普通鎂磚基本相同，不同點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，其體積密度通常要求達3.1g·cm-3或略高。燒成溫度視鎂磚中的MgO含量及其CaO/SiO2比而定，一般在17501800，燒

27、成最高溫度下的保溫時間與磚形大小有關(guān)，磚形大單重大磚坯，保溫時間較長，反之則短，但至少保溫8小時，方可獲得結(jié)晶良好，直接結(jié)合率高的制品。燒后冷卻溫度不宜過快，以免造成冷卻裂紋的產(chǎn)生。2C2S結(jié)合鎂磚在高純鎂磚中，還有一種產(chǎn)品叫C2S結(jié)合的高純鎂磚，這種產(chǎn)品具有高的荷重軟化溫度和高溫強度，以及良好的抗堿性渣的侵蝕能力。我國遼寧菱鎂礦生產(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)砂時引入，也可在制磚的基質(zhì)中引入，我國的郁國城7等人于20世紀50年代末，陳人品等人于20世紀70年代初，

28、以及英國的D.R.F.Spencer等人于20世紀70年代進行過C2S結(jié)合鎂磚性能的研究，研究結(jié)果都認為，CaO/SiO2為23時，可明顯提高制品的荷軟溫度和高溫抗折強度及抗堿性熔渣侵蝕性，并具有促進制品的燒結(jié)作用。郁國城、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，殘磚長度較普通鎂磚突出1020mm。80年代初，大石橋鎂礦曾使用這種磚于引進30T VOD爐渣線區(qū)進行試用，但未獲成功，其壽命僅是燒結(jié)合成鎂鉻磚的1/11，這肯定是由于熔渣堿度低引起。C2S結(jié)合鎂磚中的C2S有、四種變體，675以下， 型體積膨脹10%左右，引起磚粉化，因此

29、生產(chǎn)時往往需要穩(wěn)定成耐高溫的型。其方法一是急冷，保持其相；二是加入如B2O3、P2O5或Cr2O3等穩(wěn)定劑。3熔粒再結(jié)合鎂磚（1）原料要求采用原料與燒結(jié)鎂磚，C2S結(jié)合鎂磚相同，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。同時電熔制砂法與二步煅燒制砂法都有降低SiO2的作用。熔粒再結(jié)合鎂磚用原料為電熔高純鎂砂，對其要求主要是化學成分和體積密度?；瘜W成分應(yīng)是MgO97%，CaO£1.5%，SiO2£1.0%。體積密度3.45g·cm-3，晶體發(fā)育良好，無疏松料。與燒結(jié)高純鎂砂相比，采用電熔

30、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。因此，采用這種鎂砂制得的磚抗渣侵蝕和滲透性能及強度優(yōu)于相同或相似化學成分的燒結(jié)磚，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)鎂磚大致相同，但成型磚坯密度要較燒結(jié)磚高，燒成溫度也高于燒結(jié)鎂磚。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。其化學成分MgO 4085%，CaO 857%。同時要含有一定量的Al2O3、Fe2O3、SiO2，其含量一般£3%。鎂鈣質(zhì)耐火材料主要有焦油白云石磚、鎂白云石

31、磚、直接結(jié)合鎂鈣磚，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)白云石為主要原料或再加入適量燒結(jié)鎂砂（通常以細粉的形式加入）并以焦油瀝青或石蠟等有機物作結(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 破粉碎蒸制顆粒 細粉 或加適量鎂砂粉 脫水瀝青加熱 加不加熱均可定量器 定量器定量器 混合機混合泥料稱量成型熱處理成品檢驗廢品成品包裝入庫返回破碎發(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)量指標主要是化學組成和燒結(jié)程度。因為這兩個指標直接影響磚的使用特性。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M

32、gO含量48%，CaO48%，Al2O3+Fe2O3+SiO2雜質(zhì)含量應(yīng)4%，體積密度3.0g·cm3。（二）顆粒組成焦油白云石磚顆粒級配一般采用單一配料，有時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細粉，取代易水化的白云石熟料粉。在制定配料時，既要改善磚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)爐的焦油白云石磚磚型大，單重大，一般采用大臨界顆粒配料工藝，常用的臨界顆粒為2015mm或810mm，其配料為臨界顆粒3mm占2025%，31mm占2530%，10mm占1520%，細粉（0.088mm）占3035

33、%。若成型后磚坯表面顯得粗糙，可適當降低骨料比例，增大細粉比例。（三）坯料制備1烘砂烘砂目的在于防止加熱后的焦油瀝青結(jié)合劑與冷態(tài)白云石砂在混料過程因白云石砂的吸熱而引起結(jié)合劑流動性的降低，從而降低磚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)考慮兩個因素：一是溫度過低，混料過程使焦油瀝青粘度增大，混合不勻，成型困難，溫度過高，會使結(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200300，而且只烘大、中顆粒，細粉可烘可不烘。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、煤焦油和蒽油等作結(jié)合劑。從

34、實際使用效果和經(jīng)濟觀點出發(fā)，以采用煤焦油瀝青和煤焦油的混合結(jié)合劑（簡稱焦油瀝青）最好，因為它有較高的含碳量和較低的軟化點，既利于坯體的成型，也有利磚性能的提高。因此，我國多數(shù)生產(chǎn)廠均采用這種結(jié)合劑。煤焦油是煤經(jīng)高溫干餾后回收得到的黑色粘稠狀液體，分低溫和高溫干餾焦油，做結(jié)合劑使用的是低溫焦油，它具有軟化點低，揮發(fā)分高，粘結(jié)性好的特點。煤焦油瀝青是煤焦油蒸餾后剩下的濃稠殘渣（簡稱瀝青），其特點是含碳量高，軟化點高，結(jié)合性能較焦油差。瀝青分特硬瀝青（軟化點120），硬瀝青（軟化點90120），中瀝青（軟化點4060）及特軟瀝青（軟化點40）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

35、用，也可以單獨使用。結(jié)合劑加入量在710%范圍內(nèi)，振動成型為89%，機壓成型67%。結(jié)合劑的制備方法如下：焦油瀝青需加熱熬制以除去水分和提高流動性。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輸系統(tǒng)來加熱與脫水。（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，再加細粉，并繼續(xù)混合，直至料中無“油團”和“白料”為止。但混練時間不宜過長，否則會產(chǎn)生細粉結(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瀝青中浸泡1015分鐘，再進入混料機中混練。生產(chǎn)中常用的混練設(shè)備有：雙軸和單

36、軸混練機，混砂機，濕碾機等。應(yīng)用最廣泛的是雙軸混練機和帶加熱裝置的濕碾機?；炀毢蟮哪嗔蠝囟瓤刂圃?60190為宜。（五）成型成型方法有搗打、機壓和振動三種，常用的為后兩種。1機壓成型常用摩擦壓磚機成型焦油白云石磚，料溫是成型坯體質(zhì)量的重要指標，若料溫大于170時，易產(chǎn)生扭曲、起皮、膨脹等。料溫過低，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結(jié)合劑的覆蓋，易于水化。機壓成型適宜料溫為：夏季130150，冬季140160。成型坯體密度在2.8g·cm-3左右。2振動成型振動成型一般成型大型磚。其優(yōu)點是成型過程不破壞顆粒，防止磚的水化，實際使用證明，振動成型

37、磚壽命較機壓磚長。采用振動加壓成型磚坯，單重大于30kg乃至幾百公斤，振動臺大小依磚尺寸而定。振動頻率為每分鐘25002800次，振幅1.52.5mm，采用高頻低幅振動效果更好。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制通風快速冷卻，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，提高磚的強度，通常熱處理采用250400和10001200兩種方法。低溫處理（250400）只能使結(jié)合劑中的揮發(fā)分逸出，磚坯強度低，中溫處理（10001

38、200），揮發(fā)分即可排除，也能提高磚的強度。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氛中進行。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），浸油時間不小于8小時，油壓0.40.5MPa。經(jīng)油浸后的磚具有高密度，低氣孔，殘?zhí)己扛撸瑥姸却?，抗渣蝕能力強和抗水化性好等特點。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

39、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60年代由日本首次研發(fā)，并成功用于氧氣轉(zhuǎn)爐，在我國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)重點放在雜志含量和MgO/CaO比對制品性能的影響上。結(jié)果顯示，Al2O3+Fe2O3+SiO2雜質(zhì)總含量2%（日本）或3%（中國），磚中MgO含量以8085%為最好。70至80年代是鎂白云石磚發(fā)展的鼎盛時期，使用的鎂白云石磚雜質(zhì)總含量3%，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。鎂白云石磚鼎盛時期之所以發(fā)展這么快是因為這種磚具有良

40、好的高溫性能和使用特性。（一）鎂白云石磚性能1耐火性能鎂白云石磚是由MgO和CaO組成的，其熔點分別為2800和2570，由MgO和CaO構(gòu)成的MgO-CaO二元系中的最低共熔溫度為2300，由這兩種氧化物組成的混合物的熔化溫度沒有低于2300。因此，整個系統(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。MgO和CaO二者具有一定的互溶性，在共熔溫度2300時，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度。2強度影響燒成鎂白云石

41、磚強度的主要因素是雜質(zhì)種類及其含量，Al2O3、Fe2O3和SiO2是鎂白云石的主要雜質(zhì)。煅燒過程中，這些雜質(zhì)分別與CaO和MgO反應(yīng)形成低熔點的C4A（熔點1415）、C2F（1436不一致熔融）、C3A（1545不一致熔融）、CMS（1498不一致熔融）、C3MS2（1575不一致熔融）、C4AF。這些低熔物在CaO-MgO系統(tǒng)中與主成分共存時，可在更低溫度下出現(xiàn)液相，如C4AF與CaO、MgO和C2S共存時，最低共熔溫度分別為1395、1370（有限固溶體）和1350，C4AF和C3A共存時為1340（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)對鎂白云石磚的

42、耐火性能和高溫強度均有非常不利的影響。據(jù)此，鎂白云石磚不宜在高Al2O3、高Fe2O3的熔渣中使用。燒成溫度對鎂白云石磚高溫強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3.2g·cm-3或略高）低水化率的優(yōu)質(zhì)料，采用這種料生產(chǎn)的磚，至少要在17001750下燒成，才能獲得高密高強制品。在此燒成條件下制成的鎂白云石磚的1400下抗折強度一般在5.09.0MPa，1500抗折強度3.05.0MPa之間。若料煅燒溫度和磚的燒成溫度較低時，高溫抗折強度明顯降低。盡

43、管鎂白云石磚在高的溫度下燒成獲得高的高溫強度，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程與爐渣的反應(yīng)機理，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，當爐渣堿度高時，即渣中CaO含量足夠高，無過剩SiO2或很少時，則渣中SiO2對磚中MgO和CaO無侵蝕作用或很小。在此種情況下，鎂白云石磚的使用效果應(yīng)該

44、最好，當渣的堿度低，渣中的SiO2過剩，使用過程，首先與磚中CaO反應(yīng)，在磚表面形成一層以C2S為主的致密耐火層，可進一步防止熔渣繼續(xù)滲入磚體內(nèi)部，而且還可以承受更高操作溫度的作用。從這個意義上來說，盡管開始磚消耗了部分CaO，但它能保持內(nèi)部磚不被爐渣的進一步侵蝕。當然，渣中SiO2除了主要與CaO作用外，也不可避免同時與CaO和MgO反應(yīng)，形成低熔點的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。從這點出發(fā)，可以認為，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

45、為好，鹽田政利8等人進行過不同CaO/ SiO2爐渣對不同CaO含量的鎂白云石磚的侵蝕試驗，發(fā)現(xiàn)，渣堿度越低，對磚的侵蝕越大，低堿度爐渣對磚的侵蝕量以CaO高者較低著為小，對于高FeO（Fe2O3）的高堿度爐渣來說，磚中CaO含量低者好，換言之，磚中MgO含量以高者為好。從CaO-Fe2O3系相圖來看，CaO與Fe2O3通常生成2CaO·Fe2O3（C2F）和CaO·Fe2O3（CF），C2F經(jīng)常與C4AF以固溶體形式存在，C2F和CF的熔點很低，大約分別為1435和1200，因此，氧化鐵對鎂白云石磚（尤其高CaO磚）侵蝕較為嚴重?；诓煌瑝A度和高氧化鐵爐渣對鎂白云石磚的不

46、同侵蝕機理，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，川上辰男等人認為，磚中CaO含量在30%35%之間為好，而以高堿度且較高Fe2O3操作的轉(zhuǎn)爐，CaO含量應(yīng)較低些，研究結(jié)果最好不超過18%，MgO含量應(yīng)為80%或略高。4抗熱震性鎂白云石磚的抗熱震性優(yōu)于直接結(jié)合鎂磚和鎂鉻磚，這是由于CaO在高溫下具有較大的蠕變性，從而緩沖了來自熱沖擊而產(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，國內(nèi)外需要進行脫硫的煉鋼法，如TN法鋼包均采用白云石質(zhì)磚作內(nèi)襯，取得了非常顯著的

47、效果。6其他鎂白云石磚在高溫真空下比較穩(wěn)定，使用中不像鎂鉻磚或鎂磚那樣存在揮發(fā)問題，不同氣氛下，也不像鎂鉻磚那樣有氧化還原反應(yīng)，同時生產(chǎn)成本又低，資源也相當豐富，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抗水化差的致命弱點，對此，耐火材料工作者也在不斷進行提高其抗水化性的研究，并取得了一定效果。表61列出了國內(nèi)外常用鎂鈣磚質(zhì)耐火材料的理化性能。表6-1 鎂鈣磚理化性能品名指標日本美國英國中國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%0.10.30.80.30.40.4

48、5Fe2O3%0.41.41.11.01.81.98CaO%7.234.84056.558.014.861520MgO%64.292.05741.140.680.207580顯氣孔率%10151016.85132體積密度/g·cm-32.963.192.942.862.903.023.10耐壓強度/MPa631194926467382抗折強度/MPa14004.56.720.8(1200)5.7(1200)2.08.3(1200)15003.73.2(1350)荷重軟化開始溫度/165017201700（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

49、時也可全部采用鎂白云石合成砂，也可在基質(zhì)料中引入部分或全部高純鎂砂細粉，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、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3，體密3.15g·cm-3，經(jīng)高溫煅燒后的合成砂應(yīng)盡快進行磚的生產(chǎn)，以防水化。 鎂白云石磚基本采用三級配料，極限顆粒通常為5。常用配料是鎂白云石合成砂53和30.5，和0.088細粉，細

50、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，用石蠟或無規(guī)聚丙烯作結(jié)合劑，其典型配料比為：鎂白云石合成砂：53 1030.5 600.088 30石蠟（外加） 2.7結(jié)合劑石蠟需經(jīng)加熱脫水，并在80100下保溫。上述配料，在生產(chǎn)過程中也可根據(jù)泥料成型性能和磚表面情況予以調(diào)整。 泥料用摩擦壓磚機成型，在高溫窯內(nèi)單獨燒成，燒成溫度視雜質(zhì)總含量而定，3時，燒成溫度在1700或更高。燒成制度應(yīng)重點注意脫蠟溫度，在該溫度范圍內(nèi)，最好快速升溫，以免因脫蠟磚坯強度顯著降低而造成磚坯塌落或開裂，另一點，需要注意的是燃料和一、二次風中不能帶入水分，否則將會引起磚坯的水化而粉化。 燒后鎂白云石磚要采取防水

51、化措施，嚴防其水化，通常包裝采用塑料薄膜將磚封密，不得與大氣中的水氣接觸。 油浸鎂白云石磚實質(zhì)上就是燒成鎂白云石磚在瀝青液中進行真空浸漬，使瀝青進入磚內(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)合劑為無水樹脂，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于1977年研究開發(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2，合成砂密度為：合成白云石砂3.1

52、5g·cm-3，合成鎂白云石砂3.20g·cm-3，磚的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，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，然而水化問題則嚴重地影響了這種產(chǎn)品的應(yīng)用。長期來，耐火材料工作者對其防水化進行過許多研究，近年來，國內(nèi)外學者對其研究有很大進展并取得了非?？上驳某晒Ｖ聊壳?，國內(nèi)外對鎂鈣質(zhì)耐火材料防水化研究提出了許多解決水化的方

53、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)提高煅燒溫度，以增大晶粒尺寸，降低其比表面積；3)適當提高磚中的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周圍；6)磚表面涂一層焦油或瀝青或石蠟或用聚乙烯薄膜包裹；7)磚在焦油瀝青液中進行真空油浸；8)鎂鈣顆粒進行碳酸化處理，使其CaO表面形成抗水化的碳酸鈣薄膜；9)用H3PO4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H2C2

54、O4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) 鎂橄欖石質(zhì)耐火材料以鎂橄欖石2MgO·SiO2（簡寫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/SiO21.34，熔點1890。在鎂橄欖石質(zhì)耐火材料中除主晶相M2S外（含量6575），還有相當數(shù)量的方鎂石、鐵酸鎂及其他礦物。M2S的結(jié)晶顆粒很大（0.0750.4，有時可達1），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

55、-SiO2系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的耐火相，由室溫到熔點范圍內(nèi)M2S沒有同質(zhì)異相轉(zhuǎn)變。這種制品具有很高的荷重軟化點，加入鎂砂的制品開始變形溫度可達16501700甚至更高。鎂橄欖石制品抵抗熔融氧化鐵作用的能力較強，但對抵抗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，因主要礦物為無水橄欖巖，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，因其含

56、有大量的含水蛇紋巖，煅燒過程產(chǎn)生較大的體收縮，必須經(jīng)過煅燒后方可使用；用蛇紋巖作主要原料時，因其含有大量水，必須預(yù)先煅燒，而且還應(yīng)當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14501500，蛇紋石13501370，加鎂砂的蛇紋巖團塊14001450，煅燒氣氛為氧化氣氛。（二）鎂砂的加入量及加入方法當采用鈍橄欖巖和蛇紋巖作原料時，加熱過程除了生成M2S高溫相外，還有相當部分形成低溫相，還有相當部分低熔礦物2FeO·SiO2（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?。根?jù)理論計算，用鈍橄欖巖作原料時，鎂砂的加入量應(yīng)在1015以上，甚至達2025，以蛇紋石為原料時，加入鎂砂1520。鎂砂以細粉（0.088）形式加入以強化基質(zhì)。（三）粒度組成與結(jié)合劑在選擇泥料的粒度組成時，既要注意堆積密度和燒結(jié)性，也應(yīng)考慮物料可壓縮性大的特點。從有利成型角度出發(fā)，粒度組成不宜過細，臨界粒度一般為23，其典型配料比例為：30.5占5055，0.50.088占1015，0.088占3540。選擇結(jié)合劑時，應(yīng)考慮橄欖石和蛇紋石原料是瘠