北科大耐火材料课件05碱性及尖晶石质耐火材料

2023/5/181第五章碱性及尖晶石质耐火材料

碱性耐火材料：镁质MgO，白云石质MgO.CaO，石灰质耐火度高，抗碱性渣能力很强。碱性冶炼炉上广泛使用，玻璃窑、水泥窑高温带等。尖晶石质耐火材料（中性或弱碱性）：主晶相：镁铝尖晶石，镁铬尖晶石，复合尖晶石矿物组成、结构和许多性质与镁质相近。2023/5/182第一节

镁质耐火材料主成分：MgO；主晶相：方镁石主要品种：普通镁砖，直接结合镁砖，镁钙砖，镁硅砖，镁铝砖，镁铬砖，镁碳砖，不烧制品，不定形材料

一、镁质耐火材料的主晶相

1.

方镁石MgO的唯一结晶形态（离子晶体）化学活性很大，易水化反应，并伴随很大体积膨胀效应——注意防潮离子晶体，熔点很高，达2800℃。（但易被还原）热膨胀性较高，耐热震性较差。

2.

镁方铁矿（MgO－FeO形成的固溶体）抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。

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二、镁质耐火材料的结合相1.尖晶石结合相：铁酸镁（镁铁尖晶石）（MgO.Fe2O3）MF；镁铝尖晶石（MgO.Al2O3）MA；镁铬尖晶石（MgO.Cr2O3）MC三种尖晶石与方镁石的相关系比较：1）三种尖晶石分别是三个二元系统中唯一的二元化合物。2）尖晶石的作用使得完全液化的温度下降，但不严重。尖晶石具有较高熔点或分解温度，与MgO共熔温度较高。（C>A>F）3）温下尖晶石可部分溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度随温度变化，可发生尖晶石的溶解－沉析。由于固溶作用，有助于烧结。（F>C>A）。由于固溶作用，使得开始形成液相温度有所提高。2023/5/184

2.硅酸盐相（MgO－CaO－SiO2三元系统）镁橄榄石（2MgO.SiO2，M2S）钙镁橄榄石（CaO.MgO.SiO2，CMS）镁蔷薇辉石（3CaO.MgO.2SiO2，C3MS2）硅酸二钙（2CaO.SiO2，C2S）镁质耐火材料中各种矿物的共存关系：MgO－CaO－Al2O3－Fe2O3－SiO2五元系统

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三、各种镁质耐火材料的性质按结合相来讲

1.硅酸盐结合的镁质耐火材料――CaO/SiO2硅酸盐结合相，高温性能，耐热震性差；抗碱渣

2.尖晶石结合的镁质耐火制品－【强度、耐热震性、抗渣性】都比普通镁砖高

3.碳结合的镁质制品――易氟化（耐热震性好，抗渣性强，强度较高）

4.直接结合的镁质制品――直接结合率高――优良性能

5.镁质不定形耐火材料（冶金镁砂）2023/5/186四、镁质耐火材料的应用（按各品种来讲）

1.普通镁砖（MgO＝91％）：能经受钢液、熔渣的高温热负荷、流体的流动冲击和钢液与强碱性渣的化学侵蚀。耐热震性差。热膨胀性较大，荷重软化温度较低－炉顶要吊顶。硅酸盐结合：C2S，CaO6～10％；M2S，SiO25～11％

2.镁钙砖和镁硅砖：比普通镁砖荷重软化温度高，抗渣能力强，适用范围广。

3.镁铝砖Al2O35～10％，MA结合。比普通镁砖耐热震性好，荷重软化温度高。

4.镁铬砖，比镁铝砖更佳――宜于在高温、渣蚀、温度急变的条件。（要求气氛不频变）

5.镁碳砖（C10～40％碳结合）抗渣性，耐热震性好――转炉炉衬，电炉炉壁。不宜在强氧化气氛中使用

6.直接结合镁砖：最佳（MgO>95%，直接结合）强度、抗蚀性能高――用于受高温、重荷、渣蚀严重之处。

2023/5/187第二节

白云石质耐火材料主要原料：白云石；主要成分：MgO，CaO（40～60％，30～40％）；MgO50～85％CaO10～40％－－镁白云石耐火材料强碱性耐火材料；分类：含游离CaO的，稳定的。由于CaO较多，性能与镁质材料有异。2023/5/188一、含游离CaO的白云石耐火材料

1.主要原料：烧结白云石或烧结镁白云石；

2.主要成分：MgO，CaO，杂质外，多数含碳；.

3.主晶相：方镁石、石灰

4.性质：抗碱性能好，高温强度较高，大气稳定性很差。

5.应用：转炉中广泛应用。重要缺点：抗水化性能差――生产、运输、储存、使用时要注意。

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二、稳定白云石制品：由大气稳定性很高的，人工合成的，无游离CaO的白云石熟料制成

1.化学组成：CaO、MgO各40％，SiO213～15％，R2O3约5％

2.原料：优质天然白云石、石英砂及磷灰石。

3.主要矿物：C3S、方镁石及少量C2S和C4AF（五元系统）

4.性质：较高的抗水化性。（强度较低，耐热震性差）

5.应用：可替代镁砖使用。

2023/5/1810第三节

尖晶石耐火材料主晶相：尖晶石或尖晶石与方镁石（镁质材料中尖晶石为结合相）分两类：镁铝尖晶石质：镁铝尖晶石为主晶相或它与方镁石或与刚玉共同构成主晶相。铬质和铬镁质：镁铬尖晶石为主晶相或它与方镁石或与Cr2O3共同构成主晶相。由弱碱性――中性2023/5/1811

一、镁铝尖晶石质耐火材料强度高（高熔点晶粒间直接结合率很高）；抗硅酸盐与含铁熔渣渗透能力强，优于镁铝砖（抗铁渣强）耐热震性较好抗真空挥发性好体积稳定性很好

二、镁铬尖晶石耐火材料

1.

铬镁砖：强度高（直接结合率高）

耐热震性较好，抗渣性强于镁铝尖晶石质制品

2.

铬砖：主要组成：铬尖晶石【（Fe，Mg）O.（Cr，Fe，Al）O3】组分变化很大，中性材料，用于碱性与酸性材料的隔离层。不宜用于直接与接触和气氛性质频变的部位2023/5/1812

复习思考题：1.镁质耐火材料主晶相是什么？结合相有哪些？2.各种结合相的镁质耐火材料的性