第6章碱性耐火材料课件0

1、第六章第六章 碱性耐火材料碱性耐火材料 定定 义：义： 氧化镁或氧化钙、或氧化镁氧化镁或氧化钙、或氧化镁-氧化钙质耐火材料氧化钙质耐火材料 分分 类：类： 镁质耐火材料：镁质耐火材料：MgO80%，方镁石。，方镁石。 钙质耐火材料：钙质耐火材料：CaO95%，方钙石。，方钙石。 白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。 镁质白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。镁质白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。 尖晶石质耐火材料：尖晶石质耐火材料：MgO(Al2O3/Cr2O3/Fe2O3 ) 镁橄榄石质耐火材料：镁橄榄石质耐火材料： 2MgOSiO2 镁铝（尖

2、晶石）碳砖、铝镁（尖晶石）碳砖、镁碳质镁铝（尖晶石）碳砖、铝镁（尖晶石）碳砖、镁碳质 耐火材料耐火材料 概概 述述200220032004200520062007200801000020000300004000050000钢产量，万吨年 度近近年年我我国国钢钢产产量量的的变变化化 钢水的洁净度是提高钢材质量的基础！钢水的洁净度是提高钢材质量的基础！影响钢水纯净度的夹杂物影响钢水纯净度的夹杂物来源：来源： 钢渣和耐火材料钢渣和耐火材料 钢水钢水再氧化再氧化 目前，市场对洁净钢的需目前，市场对洁净钢的需求逐年增加，除了要求降低求逐年增加，除了要求降低钢中非金属氧化物夹杂含量钢中非金属氧化物夹杂含量

3、和控制其形态、化学成分及和控制其形态、化学成分及尺寸分布外，还要求降低钢尺寸分布外，还要求降低钢中杂质元素中杂质元素 (如：如：S、P、H、N、甚至、甚至C) 和痕量元素和痕量元素 (如：如：As、Sn、Sb、Se、Cu、Pb及及Bi) 含量。含量。钢材中的夹杂物钢材中的夹杂物 钢材中的非金属夹杂物来源很多，包括：钢材中的非金属夹杂物来源很多，包括：(1) 脱氧产物。脱氧产物。例如低碳铝镇静钢内的主要夹杂物是例如低碳铝镇静钢内的主要夹杂物是Al2O3，该夹杂物，该夹杂物因钢中溶解氧与加入的脱氧剂因钢中溶解氧与加入的脱氧剂 (如如Al) 发生化学反应而产生，发生化学反应而产生，Al2O3在富氧环

4、境下生成，形状呈树枝状，其中可能也包括一些较小的在富氧环境下生成，形状呈树枝状，其中可能也包括一些较小的Al2O3颗粒碰撞聚集物。颗粒碰撞聚集物。(2) 二次氧化产物。二次氧化产物。例如钢水中残留的例如钢水中残留的Al被渣中被渣中FeO氧化或暴露在大氧化或暴露在大气中氧化生成气中氧化生成Al2O3。(3) 出钢时带入的冶金炉渣。出钢时带入的冶金炉渣。通常为球形液态夹杂。通常为球形液态夹杂。(4) 其它来源的外来夹杂物。其它来源的外来夹杂物。如飞灰、剥落的耐火砖衬和陶瓷炉衬颗如飞灰、剥落的耐火砖衬和陶瓷炉衬颗粒。这类夹杂物通常尺寸大且形状不规则。它们常常作为粒。这类夹杂物通常尺寸大且形状不规则。

5、它们常常作为Al2O3非非均质形核的晶核并夹带某些颗粒。均质形核的晶核并夹带某些颗粒。(5) 化学反应产物。化学反应产物。如用如用Ca改质处理夹杂物时，反应进行不正常时出改质处理夹杂物时，反应进行不正常时出现的产物。现的产物。耐火材料对脱硫作用的实验室研究耐火材料对脱硫作用的实验室研究1-石灰砖；石灰砖；2-刚玉砖；刚玉砖；3-镁铝尖晶石砖；镁铝尖晶石砖；4-镁砖；镁砖；5-镁碳砖；镁碳砖；6-镁钙砖；镁钙砖；7-油浸高铝砖；油浸高铝砖；8-高铝砖；高铝砖；9-镁铬砖；镁铬砖； 10-锆英石砖锆英石砖 耐火材料碱性化！耐火材料碱性化！氧化物的自由能及氧分压氧化物的自由能及氧分压 n碱性耐火原料

6、碱性耐火原料镁砂镁砂 (MgO)镁钙砂镁钙砂 (MgO-CaO)镁铝尖晶石料镁铝尖晶石料 (MgO-Al2O3)镁铬砂（镁铬砂（MgO-Cr2O3- Al2O3-FeO-Fe2O3 ）镁锆砂（镁锆砂（MgO-ZrO2-SiO2）碱性耐火材料碱性耐火材料镁砖镁砖镁铝（尖晶石）碳砖、铝镁（尖晶石）碳砖镁铝（尖晶石）碳砖、铝镁（尖晶石）碳砖镁碳质耐火材料镁碳质耐火材料 镁钙耐火材料镁钙耐火材料 镁铬砖镁铬砖 镁尖晶石砖镁尖晶石砖碱性不定形耐火材料碱性不定形耐火材料一、碱性耐火原料一、碱性耐火原料1.1 镁砂（镁砂（MgO）1.2 镁钙砂（镁钙砂（MgO-CaO）1.3 镁铝尖晶石料（镁铝尖晶石料（M

7、gO- Al2O3 ）1.4 镁铬砂（镁铬砂（MgO-Cr2O3- Al2O3- FeO-Fe2O3 ）1.5 镁锆砂（镁锆砂（MgO-ZrO2-SiO2）1.6 镁碳料（镁碳料（MgO-C） 1.1 镁砂（镁砂（MgO）轻烧轻烧 死烧死烧 电熔电熔 镁砂镁砂菱镁矿菱镁矿（MgCO3） 品位：品位：MgOMgO含量、体积密度、晶体大小、含量、体积密度、晶体大小、 CaO/SiOCaO/SiO2 2、添加物添加物 合合 成成 原原 料料以轻烧镁砂（或菱镁矿）及其他工业或矿物原料经以轻烧镁砂（或菱镁矿）及其他工业或矿物原料经均匀混合均匀混合 ，煅烧或电熔合成的原料。，煅烧或电熔合成的原料。 海水镁

8、砂海水镁砂 海水海水(或卤水或卤水) 1.2 镁钙砂（镁钙砂（MgO-CaO ）品位：品位： MgO CaO含量、杂质含量、体积密度、抗水化性能含量、杂质含量、体积密度、抗水化性能抗水化性能抗水化性能 超高温烧成超高温烧成+ + 添加物添加物 显微结构特征显微结构特征复合处理复合处理 碳酸化处理碳酸化处理 浸渍处理浸渍处理死烧白云石：白云石高温烧成死烧白云石：白云石高温烧成合成料：合成料： 原料：菱镁矿原料：菱镁矿(镁砂镁砂)、白云石、白云石 方法：烧结法、电熔法方法：烧结法、电熔法1.3 镁铝尖晶石原料（镁铝尖晶石原料（MgO-Al2O3） n种类：种类：标准尖晶石（标准尖晶石（MgO Al

9、2O3）富铝尖晶石（富铝尖晶石（ Al2O3 - MgO Al2O3 ）富镁尖晶石（富镁尖晶石（MgO - MgO Al2O3）n合成方法合成方法原料：轻烧原料：轻烧MgO和矾土合成、工业和矾土合成、工业Al2O3合成合成方法：烧结、电熔方法：烧结、电熔 n品位品位MgO- Al2O3总量、杂质、体积密度、添加物（如总量、杂质、体积密度、添加物（如ZrO2,称锆尖晶石称锆尖晶石)1.4 镁铬砂镁铬砂 (MgO-Cr2O3- Al2O3-FeO-Fe2O3）n铬矿铬矿 (Mg、Fe)O (Cr、Al、Fe)2O3n合成：合成：原料：菱镁矿（镁砂）、铬矿、铬绿（原料：菱镁矿（镁砂）、铬矿、铬绿（C

10、r2O3）方法：电熔法、烧结法方法：电熔法、烧结法n物相：物相：方镁石（方镁石（MgO）镁铬尖晶石镁铬尖晶石 (Mg、Fe)O(Cr、Al、Fe)2O3 n品位：品位：Cr2O3含量、杂质、体积密度含量、杂质、体积密度 、显微结构、显微结构1.5 镁锆砂（镁锆砂（ MgO-ZrO2-SiO2 ）n种类：种类：MgO-2MgOSiO2 - ZrO2 MgO-ZrO2n合成方法：合成方法：原料：菱镁矿（镁砂）、锆英石、原料：菱镁矿（镁砂）、锆英石、ZrO2 方法：电熔法、烧结法方法：电熔法、烧结法 n品位：品位：ZrO2含量、含量、SiO2含量、杂质、体积密度、显微结构含量、杂质、体积密度、显微结

11、构 1.6 镁碳料（镁碳料（MgO-C）n镁砂、石墨、抗氧化剂混合、造粒镁砂、石墨、抗氧化剂混合、造粒 n用后镁碳砖破碎料用后镁碳砖破碎料n用于镁碳浇注料用于镁碳浇注料二、碱性耐火材料二、碱性耐火材料 2.1 镁砖镁砖2.2 镁钙质耐火材料镁钙质耐火材料 2.3 镁铬砖镁铬砖 2.4 镁尖晶石砖镁尖晶石砖2.5 碱性不定形耐火材料碱性不定形耐火材料2.1 镁镁 砖砖 普通镁砖普通镁砖 直接结合镁砖直接结合镁砖“三高三高”特性：特性： 高纯原料高纯原料 高压成型高压成型 高温烧成高温烧成2.2 镁钙质耐火材料镁钙质耐火材料 镁钙砖镁钙砖 品种：烧成镁钙砖（烧成镁钙锆砖）品种：烧成镁钙砖（烧成镁钙

12、锆砖） 树脂结合（或沥青结合）镁钙砖树脂结合（或沥青结合）镁钙砖无水无水 树脂、少量树脂、少量C 在钢包、不锈钢精炼炉在钢包、不锈钢精炼炉AOD、VOD炉、中间包过滤器炉、中间包过滤器水泥回转窑上应用（含水泥回转窑上应用（含ZrO镁钙砖镁钙砖 ）优点：净化钢水、长寿命（有条件下使用）优点：净化钢水、长寿命（有条件下使用）难点：抗水化性能差难点：抗水化性能差原料镁钙砂抗水化，工艺过程无水化原料镁钙砂抗水化，工艺过程无水化密封包装，真空热塑、铝薄、铁皮密封包装，真空热塑、铝薄、铁皮 镁钙质浇注料镁钙质浇注料实验室已开发实验室已开发 中间包镁钙质涂料中间包镁钙质涂料部分加生料或抗水化好的部分加生料或

13、抗水化好的镁钙砂镁钙砂 2.3 镁铬砖镁铬砖 品种众多品种众多 - 普通镁铬砖普通镁铬砖 - 直接结合镁铬砖：高纯、高温烧成直接结合镁铬砖：高纯、高温烧成 - 再结合镁铬砖：高纯、高温烧成，使用合成再结合镁铬砖：高纯、高温烧成，使用合成镁铬砂镁铬砂 - 熔铸镁铬砖：有色工业炉用熔铸镁铬砖：有色工业炉用 - 高铬镁铬砖：高铬镁铬砖：Cr2O380%，煤气化炉用，煤气化炉用 - 低铬镁铬砖：水泥窑用，环境友好低铬镁铬砖：水泥窑用，环境友好 - 不烧镁铬砖不烧镁铬砖n镁铬材料存在的问题：镁铬材料存在的问题：优质铬矿缺乏，优质烧结镁铬砂生产技术优质铬矿缺乏，优质烧结镁铬砂生产技术 六价铬的环境污染六价

14、铬的环境污染 生产过程生产过程 使用以后使用以后 2.3 镁铬砖镁铬砖 不定形镁铬材料：不定形镁铬材料： 镁铬涂料、马丁镁铬涂料、马丁 砂、镁铬浇注料砂、镁铬浇注料 结合剂：磷酸盐、重铬酸盐、铬酐、硅微粉、结合剂：磷酸盐、重铬酸盐、铬酐、硅微粉、硫酸镁、氯化镁硫酸镁、氯化镁 不定形镁铬材料：不定形镁铬材料： 结合剂：结合剂：v以纳米技术为基础的新型结合剂以纳米技术为基础的新型结合剂镁铝凝胶粉或凝胶镁铝凝胶粉或凝胶铝凝胶粉或凝胶铝凝胶粉或凝胶镁铬胶粉或或凝胶镁铬胶粉或或凝胶v实验室制备的镁铬浇注料试样实验室制备的镁铬浇注料试样指标：水分指标：水分4%，显气孔率约，显气孔率约13%研究目标：取代高

15、温烧成镁铬砖研究目标：取代高温烧成镁铬砖优点：优点：环境相对友好环境相对友好节能，不需要高温烧成节能，不需要高温烧成 2.4 镁尖晶石砖镁尖晶石砖n碱性砖采用碱性砖采用弹性技术弹性技术，提高砖的抗应力破坏能力，提高砖的抗应力破坏能力 弹性技术：弹性技术：通过镁尖晶石与方镁石膨胀系数的不同，在砖体内通过镁尖晶石与方镁石膨胀系数的不同，在砖体内生成微裂纹，使砖体的弹性明显增加。生成微裂纹，使砖体的弹性明显增加。n用于水泥窑上下过渡带、烧成带，替代镁铬砖用于水泥窑上下过渡带、烧成带，替代镁铬砖n新品种：氧化铁尖晶石砖新品种：氧化铁尖晶石砖 新型镁尖晶石砖新型镁尖晶石砖（含氧化锆、含尖晶石镁砂、含氧化锆、含尖晶石镁砂、高铁镁砂高铁镁砂）2.5 碱性不定形耐火材料碱性不定形耐火材料 炼钢厂消耗最大的耐火材料炼钢厂消耗最大的耐火材料 镁质（镁钙质）中间包涂抹料、喷涂料、干式料镁质（镁钙质）中间包涂抹料、喷涂料、干式料 终渣改性料（溅渣护炉用）终渣改性料（溅渣护炉用）取代轻烧镁球、取代轻烧镁球、 轻烧轻烧MgO +MgO +白云石白云石+ C+ C自蔓燃镁质大面补炉料自蔓燃镁质大面补炉料取代水剂镁质沸腾料：取代水剂镁质沸腾料： 镁砂镁砂 + + 沥青（或树脂）沥青（或树脂）+ + 硬化剂硬化剂 + + 增强剂增强剂 无无