耐火材料-11.ppt

1、1、第5章氧化鎂氧化鈣類耐火材料，2、概要、堿性耐火材料是化學(xué)上呈堿性的耐火材料。 鎂質(zhì)耐火物石灰耐火物白云石質(zhì)耐火物MgO-CaO-C系耐火物鎂橄欖石質(zhì)耐火物，3，堿性耐火物的發(fā)展，1806年，粘土結(jié)合氧化鎂坩堝的研究開發(fā)成功的1817年， O.Henry是利用濕式工藝從海水中或白云石中成功合成氧化鎂的1841年，Pattionson是獲得氧化鎂合成專利的1860年， 實(shí)驗(yàn)室是制造氧化鎂耐火煉瓦的Leoben首先在氧氣底吹轉(zhuǎn)爐中使用鎂砂的1877-1879年，托馬斯發(fā)明了氧氣吹轉(zhuǎn)爐的同時(shí)，還發(fā)明了將焦油白云石煉瓦作為轉(zhuǎn)爐襯材的1881年， Karl Spaeter在奧地利的Veitsch州發(fā)

2、現(xiàn)菱鎂礦礦床，是正式生產(chǎn)氧化鎂耐火煉瓦的4、第一節(jié)以鎂質(zhì)耐火材料、氧化鎂為主要成分，以方鎂石為主要結(jié)晶相的耐火材料的統(tǒng)稱鎂質(zhì)耐火材料鎂質(zhì)耐火材料的主要品種為普通鎂冶煉瓦、直接結(jié)合鎂冶煉瓦、鎂鈣冶煉瓦、鎂硅冶煉瓦、鎂鉻冶煉瓦、鎂碳冶煉瓦。 另外，還有其他不燒結(jié)的不燒成鎂質(zhì)制品和不定形鎂質(zhì)耐火材料。 鎂質(zhì)耐火材料的性質(zhì)主要取決于其化學(xué)、礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)，受原料、生產(chǎn)技術(shù)制度和方法的控制。 5、方晶石、方晶石是MgO的唯一結(jié)晶形態(tài)。 方晶石的化學(xué)活性大，容易與水和大氣中的水分發(fā)生水合反應(yīng)。 方鎂石是離子晶體，因此熔點(diǎn)高達(dá)2800。 溫度達(dá)到1800以上時(shí)會(huì)發(fā)生升華現(xiàn)象，而且其穩(wěn)定性隨著溫度的升高而

3、降低，壓力越低穩(wěn)定性越低。 6、一、與鎂質(zhì)耐火材料相關(guān)的物系MgO-C、MgO的穩(wěn)定性隨著溫度的上升而降低CO隨著溫度的上升而更穩(wěn)定MgO (固) c (固)=Mg (氣體) CO (氣體)的壓力降低，MgO的穩(wěn)定度降低，CO的穩(wěn)定度提高7、MgO-FeO系、MgO和鐵氧化物在還原氣氛中在8001400C的范圍內(nèi)，容易形成該固溶體，被稱為鎂角鐵礦。 由于鎂和鐵原子量的不同，鎂角鐵礦的真密度隨鐵固溶量增加。 隨著FeO固溶量的增多，鎂角鐵礦在高溫下開始出現(xiàn)液相和完全液化的溫度下降。 以方鎂石為主結(jié)晶相構(gòu)成的鎂質(zhì)耐火材料是能夠抵抗含鐵熔渣的優(yōu)質(zhì)耐火材料。 8、MgO-Fe2O3系、鐵酸鎂是MgOF

4、e2O3系的唯一二元化合物。 其密度比方鎂石重，為4.204.49g/cm3。 熱膨脹性高，但比方鎂石低，方鎂石在吸收了很多Fe2O3后也有很高的耐火度。 固溶有鐵酸鎂的方鎂石從高溫冷卻到低溫時(shí)，溶解的鐵酸鎂可以從方鎂石的晶粒中用各向異性的枝晶結(jié)晶或晶粒包裹體沉淀析出。 這種尖晶石沉淀在晶體表面，多見于晶粒的劈開、氣孔、晶界。 通常，從這樣的結(jié)晶中沉淀析出的尖晶石稱為晶內(nèi)尖晶石。 如果溫度再次上升，冷卻時(shí)析出的晶內(nèi)尖晶石有可能再次可逆溶解。 這種溫度循環(huán)會(huì)引起溶解沉降變化，伴隨體積效應(yīng)。 9、MgO-Al2O3系是在鎂質(zhì)耐火材料中人為加入含有Al2O3的成分。 當(dāng)Al2O3同向鎂石共存于150

5、0附近時(shí)，例如在鎂質(zhì)耐火物的燒成中或高溫下工作時(shí)，可以通過固相反應(yīng)形成鎂鋁尖晶石(簡稱為MgO Al2O3、MA )。 鎂鋁尖晶石是MgOAl2O3二元體系中唯一的二元化合物。 多簡稱尖晶石。 真密度接近鎂石，比鎂鐵尖晶石低，為3.55g/cm3。 熱膨脹性比方鎂石低，比鐵酸鎂小。 融點(diǎn)高達(dá)2105。 10、MgO-Cr2O3系、鎂鉻尖晶石是MgOCr2O3系中唯一的二元化合物。 純鎂鉻尖晶石的晶格常數(shù)為8.32A。 真密度4.404.43 g/cm3。 純粹者的熔點(diǎn)約為2350。 MgO-MgOCr2O3最低共熔溫度2300。11、MgO-R2O3系、這些尖晶石都具有高熔點(diǎn)或分解溫度，與Mg

6、O的最低共熔溫度都高，其中(mgomgocr2o3) (mgomgoal2o3) (mgomgofe2o3)。由此可知，以方鎂石為主結(jié)晶相，以這些尖晶石為結(jié)合相構(gòu)成的鎂質(zhì)耐火材料開始出現(xiàn)液相的溫度較高。 其中鎂鉻尖晶石尤為突出。12、3種尖晶石即使在高溫下也可部分溶解于方晶石，形成固溶體。 另外，溶解度隨溫度上升而變化，發(fā)生尖晶石的溶解沉降，影響固溶體的性質(zhì)。 溶解開始溫度、各溫度下的溶解度與MgOMgOR2O3低共熔溫度下的最高溶解量不同。 3種R2O3在方鎂石中的溶解度，按照Al2O3Cr2O3Fe2O3的順序增加。 13、R2O3固溶于方鎂石，有助于其燒結(jié)，因此，對(duì)燒結(jié)促進(jìn)的影響順序是，

7、Fe3Cr3Al3因方鎂石固溶R2O3，MgOR2O3系開始形成液相的溫度全部上升。 在MgOR2O3系統(tǒng)中固溶的同量R2O3由于MgOCr2O3的熔點(diǎn)最高，同方鎂石的共熔溫度最高，溶解量也最高，在側(cè)方鎂石中溶解形成固溶體后液相溫度變得最高，因此在鎂質(zhì)耐火物中，高純度的鎂氯、14、MA-MK-C2S系、C2S和MA都是高耐火相(2130和2135 )，但它們的共熔點(diǎn)僅為1418。 如果尖晶石中的Al2O3被Cr2O3取代，則共熔點(diǎn)溫度上升300度，Cr2O3增加，液相量減少，關(guān)于15、MF-MK-C2S系、C2S和MF的最低共熔點(diǎn)，在1415 Fe2O3被Cr2O3取代后，低共熔點(diǎn)為1700、

8、16、ma-MF -。 尖晶石中Fe2O3被Al2O3取代后原料中含有R2O3氧化物的情況下，不需要添加R2O3、17、MgO-CaO-SiO2系，該三元系中存在的礦物相為MgO、M2S、CMS、C3MS2、C2S； CaO/SiO2比是決定鎂質(zhì)耐火材料礦物組成和高溫性能的重要因素。在CaO/SiO21.87的情況下，生成高耐火的礦物，而在CaO/SiO21.87的情況下，生成低耐火相的礦物，嚴(yán)重影響鎂質(zhì)制品的耐火性。 18、MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系、與方晶石平衡的礦物相為MF(1750 )、CMS、MA、M2S、C3MS2、C2S，19、二、鎂質(zhì)耐火物的化學(xué)組成對(duì)性

9、能的影響、CaO和SiO CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影響、提高C/S比、材料中的高熔點(diǎn)相變多、21、CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影響、CaO向MgO的溶解影響C/S比。22、R2O3型氧化物的影響、硼的氧化物：對(duì)鎂砂來說是強(qiáng)熔劑，使其高溫強(qiáng)度顯著降低Al2O3、Cr2O3、Fe2O3:降低產(chǎn)品的最大強(qiáng)度值，降低C/S比。23、3、鎂質(zhì)耐火材料結(jié)合物及其組織結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合物硅酸鹽鐵的氧化物和鐵酸鹽尖晶石組織結(jié)構(gòu)特征為直接結(jié)合陶瓷結(jié)合，24、硅酸鹽結(jié)合，系統(tǒng)中同向鎂石共存的硅酸鹽分別為硅酸三鈣(C3S )、鎂橄欖石(M2S )、 鈣鎂橄欖石(以cmm C3S為結(jié)合物的鎂質(zhì)制品

10、：負(fù)荷變形溫度高，耐熔渣好，燒結(jié)差，原料不正確的話，燒成后得到的結(jié)果不是C3S，而是C2S和CaO的混合物，由于C2S的結(jié)晶型轉(zhuǎn)化和CaO的水合以C3MS2、CMS為結(jié)合物的產(chǎn)品，負(fù)荷軟化變形溫度低，耐壓強(qiáng)度小，以C2S為結(jié)合物的產(chǎn)品，負(fù)荷軟化變形溫度高，耐壓強(qiáng)度高，但需要添加穩(wěn)定劑磷灰石，以耐熔渣性好的M2S為結(jié)合物的產(chǎn)品，負(fù)荷軟化變形溫度高，耐壓強(qiáng)度高，但燒結(jié)性差耐熔渣性好，25、鐵氧化物和鐵酸鹽，C2F在降低制品燒成溫度的同時(shí)，降低負(fù)荷軟化溫度的MF在降低制品的熱沖擊穩(wěn)定性的氣氛變動(dòng)下使用時(shí)，必須控制制品的鐵含量，26、以尖晶石結(jié)合物、MA為結(jié)合物的制品：熱沖擊穩(wěn)定性熱膨脹小彈性模量小)

11、、耐火度和負(fù)荷變形溫度高的MA可以從方鎂石中轉(zhuǎn)移MF，消除溫度變動(dòng)引起的MF的溶解和析出作用，提高方鎂石的塑性，消除對(duì)熱沖擊穩(wěn)定性的不良影響，27，與陶瓷鍵直接鍵合， 在高溫下含有MgO和液相的鎂煉瓦中，為了提高方鎂石之間的直接結(jié)合程度，添加Cr2O3是非常有利的，以免液相貫通方鎂石粒子的邊界。、28、4、鎂質(zhì)原料、菱鎂礦3360理論化學(xué)組成為MgO47.82%、CO252.18%、密度2.96-3.21g/cm3、燒成后3.51-3.56g/cm3海水鎂砂3330原料：鎂砂、廢磚、結(jié)合劑筒粉碎粉成型：高壓成型干燥：加入100-120，40-60放出燒成： 1500-1600燒成，30，以鎂鋁

12、尖晶石為主要結(jié)合物。 Al2O3添加量增加，氣孔率增大，負(fù)荷柔軟地增加，耐熔渣性提高，Al2O3含量不足10%時(shí)，煉瓦變得致密的Al2O3的添加量為5-10%； 應(yīng)嚴(yán)格控制氧化鋁、鎂砂共研CaO和SiO2的含量。 臨界粒度大于普通鎂煉瓦，鎂鋁煉瓦生產(chǎn)工藝，31、鎂鈣煉瓦生產(chǎn)工藝為：以硅酸三鈣和硅酸二鈣為結(jié)合物的熱沖擊穩(wěn)定性差的穩(wěn)定劑：磷灰石(0.3% )和鐵磷(0.5-0.7% )； 產(chǎn)品中Al2O3含量和C/S的大小對(duì)礦物組成和載荷軟化有很大影響，C/S為2.2-3，Al2O32%； 筒研：高鈣菱鎂礦、滑石、磷灰石、鐵精礦、32、第二節(jié)白云石質(zhì)耐火材料、以白云石為主要原料生產(chǎn)的堿性耐火材料不

13、穩(wěn)定性白云石質(zhì)耐火材料：含游離石灰，礦物組成為MgO、CaO、C3S、C4AF、C2F、c 3 穩(wěn)定性白云石耐火材料：不含游離石灰，礦物組成為MgO、C3S、C4AF、C2F、C3A，不易水合。 應(yīng)用于堿氧轉(zhuǎn)爐，產(chǎn)品燒成鎂白云石煉瓦及油浸白云石煉瓦。33、一方面，與白云石質(zhì)耐火材料有關(guān)的物系CaO-MgO系，白云石的成分是MgCa(CO3)2燒成后的生成物是氧化鈣和氧化鎂的混合物，其中，氧化鈣的活性大的CaO-MgO系的最低共熔點(diǎn)2300，兩者具有一定的相容性系統(tǒng)內(nèi)有CS、C3S2、C2S、C3S 4個(gè)化合物，其中c3s屬于不穩(wěn)定化合物。35、CaO-Fe2O3、系統(tǒng)內(nèi)有C2F、CF、CF2三

14、種化合物。 根據(jù)36、cao-mgo-sio2、37、cao-sio2-al2o3、38、cao-mgo-al2o3、39、二、天然白云石原料與合成白云石CaO/MgO比，白云石原料為白云石、鎂質(zhì)白云石白云石原料燒成過程中的物理化學(xué)變化、白云石的加熱分解(二階段):輕燒白云石，燒結(jié)容易水合的白云石：燒成白云石，23周后開始水合的CaO、MgO與白云石中的雜質(zhì)的反應(yīng)：C4AF、C2F 燒結(jié)白云石的化學(xué)組成對(duì)煉瓦性能的影響雜質(zhì)的量變多，生成的低熔點(diǎn)物變多的CaO-CaO、MgO-MgO、CaO-MgO晶粒間可以直接形成鍵。 雜質(zhì)量的減少對(duì)熔渣的滲透有延遲作用，41、合成白云石、二段燒成法：輕燒石灰

15、石或白云石，水合后加入海水氫氧化鎂漿中，再制成球，在高溫下燒成得到合成白云石的高硅酸鎂礦，可以通過熱篩選將二氧化硅加入高純度石灰，與水潤濕制成混煉塊，通過高溫?zé)傻玫胶铣砂自剖烊绘V石輕燒水化后，加入Ca(OH)2，濕式合成的合成白云石體密，耐水化性能好的合成白云石的化學(xué)組成、42、3、填充碳的作用、空隙的耐滲透性好的抗43、四、焦油白云石煉瓦生產(chǎn)工藝、原料質(zhì)量：純度高、燒結(jié)良好的白云石熟料、MgO35%、CaO35-45%、SiO2和R2O3雜質(zhì)總量在4%以下； 粒子組成：骨料為白云石，微粉為鎂砂質(zhì)地調(diào)制3360焙砂、粘合劑(作用)及其調(diào)制、成形熱處理及浸漬3360致密化磚的強(qiáng)度提高，耐沖洗

16、和熔渣蝕刻的能力提高，耐剝離性提高，耐水化性能提高，44、5， 焦油白云石煉瓦的水化和逆水化措施，水化的危害：體積膨脹，降低結(jié)構(gòu)破壞襯里的碳含量阻礙碳石墨化的水化措施：在產(chǎn)品表面涂層焦油或?yàn)r青，或用聚乙烯薄膜包裹隔絕大氣的白云石熟料燒成時(shí)礦化45、6、燒成和燒成浸油白云石煉瓦，為半穩(wěn)定性白云石耐火材料合成鎂白云石； 骨料為白云石，微粉為高純度鎂砂，殘奧翅蠟為粘合劑，1600度燒成； 真空浸油； 46、第三節(jié)MgO-CaO-C、鎂碳煉瓦生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合劑； 抗氧化劑； 鎂碳鏈瓦的硬化處理鎂碳鏈瓦的性能優(yōu)異的耐熱振動(dòng)和耐剝離性優(yōu)異的耐熔渣性，47，第四節(jié)鎂橄欖石質(zhì)耐火物，M2S主結(jié)晶相理論化學(xué)組成為MgO57.3%，SiO242.7%，MgO/SiO2=1.34。 熔點(diǎn)1890、負(fù)荷軟1650-1700； 48、原料，橄欖巖3360主要礦物組成2(MgFe)O.SiO2，蛇紋巖：主要礦物組成3MgO.2SiO2.2H2O鈍橄欖巖滑石3360主要礦物組成3MgO.4SiO2.2H2O，49。 1150-1480是蛇紋石加熱： 600-700，在鎂橄欖石粒子周圍形成高鐵玻璃相，并且鎂橄欖石強(qiáng)再結(jié)晶和開始再結(jié)晶； 滑石： 1000、脫水； 1200、反應(yīng)生成斜頑輝石和方晶石、50、鎂橄欖石產(chǎn)品生產(chǎn)、原