鎂質(zhì)耐火材料介紹

    鎂質(zhì)耐火材料是以菱鎂礦、海水鎂砂和白云石等作為原料，以方鎂石為主晶相、氧化鎂含量在 80%以上的耐火材料，屬于堿性耐火材料。其英文名為 Magnesia refractories 。

  其產(chǎn)品可分為冶金鎂砂和鎂質(zhì)制品兩大類。依化學(xué)組成及用途可進(jìn)一步細(xì)分為冶金鎂砂、鎂磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鈣磚、鎂碳磚及其他品種等。

冶金鎂砂：由菱鎂礦（MgCO?）或海水中提取的 Mg(OH)?經(jīng)高溫焙燒而得。主要用于制作鎂磚，還可作為反射爐、平爐燒結(jié)爐底、電爐打結(jié)爐底以及補(bǔ)爐材料。

鎂磚：

普通鎂磚：以氧化鎂為主要成分，是堿性耐火材料中主要的制品。耐火度高，對(duì)鐵的氧化物、堿性爐渣及高鈣熔劑具有好的抗侵蝕性。有燒成鎂磚和不燒鎂磚之分，燒成鎂磚的燒成溫度一般為 1550 - 1600℃，高純度制品的燒成溫度為 1750℃，甚至更高；不燒鎂磚除不經(jīng)燒成工序外，其他工藝與燒成鎂磚大體相同。

鎂鋁磚：采用含鈣少的煅燒鎂砂（MgO>90%，CaO＜2.2%）作原料，加入氧化鋁粉，以亞硫酸紙漿液做結(jié)合劑，在1580℃的高溫下燒成。礦相組成是以方鎂石為主晶，鎂鋁尖晶石（MgO·Al?O?）為基質(zhì)，后者代替鎂磚中的鈣鎂橄欖石，成為方鎂石的結(jié)合劑。與鎂磚比較，耐急冷急熱性好，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比鎂磚有所改善，達(dá)到1520-1580℃，甚至更高。

鎂硅磚：以方鎂石為主要礦物組成，以鎂橄欖石作為基質(zhì)結(jié)合，其性能與鎂磚大致相同，但荷重軟化溫度比鎂磚高，抗渣性也較好。

鎂鈣磚：以鎂石為主要礦物組成，硅酸三鈣和硅二鈣為結(jié)合物。除熱震穩(wěn)定性差外，其他性能指標(biāo)比鎂磚優(yōu)越。鎂鈣磚中含有的氧化鈣有著很好的蠕變特點(diǎn)，可以提高鎂鈣質(zhì)耐火材料的高溫韌性、耐沖擊性以及耐剝落性，并且其抗高堿度渣的性能優(yōu)于鎂鉻磚，還可以改善冶煉鋼的脫硫效果。特別是含有氧化鋯的鎂鈣磚，各項(xiàng)性能都可以與鎂鉻磚相比，甚至更優(yōu)。

鎂碳磚：以質(zhì)燒結(jié)鎂砂和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合劑壓制而成，具有抗侵蝕和耐剝落等一系列優(yōu)異性能。主要應(yīng)用在電爐爐墻、氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯以及鋼包渣線等領(lǐng)域中，能提高其使用壽命。不過由于潔凈鋼的發(fā)展，它會(huì)導(dǎo)致鋼中增碳，對(duì)鋼質(zhì)量有不利影響，尤其對(duì)低碳鋼和不銹鋼，其產(chǎn)量在堿性材料中的生產(chǎn)比例基本保持穩(wěn)定水平，也許可能略有降低。

按主晶相酸、堿性質(zhì)分類：

酸性材料制品：以石英（SiO?）為第一相，SiO?屬酸性氧化物，硅磚是酸性材料的代表產(chǎn)品；半硅磚、耐堿磚、耐酸磚中 SiO?含量 60％到 80％，是半酸性材料。

堿性材料制品：以 MgO、CaO 為主晶相，因 MgO、CaO 是堿土氧化物，故而稱為堿性耐火材料。它們的熔點(diǎn)高，抗堿性渣（C/S＞2）侵蝕能力很強(qiáng)，屬于高級(jí)耐火材料，但易于水化。鎂鉻磚、白云石磚、橄欖石磚等產(chǎn)品，主要化學(xué)成分也是 MgO、CaO，也屬于堿性材料。

中性材料制品：以 Al?O?、ZrO?為主晶相，它們的化學(xué)行為可變，當(dāng)遇到堿性氧化物時(shí)表現(xiàn)出酸性特點(diǎn)，如生成 MgO·Al?O?、Al?O?·ZrO?；遇到有強(qiáng)酸性氧化物時(shí)又表現(xiàn)堿性特點(diǎn)。黏土磚、高鋁磚、莫來石磚是中性材料代表產(chǎn)品，鋯英石制品也是中性產(chǎn)品。

按是否定型分類：

定型產(chǎn)品：凡稱為磚者均為定型產(chǎn)品，分為致密型和隔熱型，耐火磚屬于致密型制品。

不定型產(chǎn)品：各種澆注料、補(bǔ)爐料、搗打料、火泥等均為不定型產(chǎn)品。例如鎂質(zhì)干式搗打料、鎂質(zhì)涂料或噴補(bǔ)料、鎂質(zhì)澆注料等。

鎂質(zhì)干式搗打料：是一種不加液體結(jié)合劑與水的不定形耐火材料，廣泛用于各種感應(yīng)電爐爐襯、超高功率電爐爐底，近年來在連續(xù)鑄鋼中間盛鋼桶上使用效果也好。施工后不必經(jīng)過嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)，主要靠烘烤或使用時(shí)高溫熔體的加熱，使干式搗打料的熱面燒結(jié)成整體，形成一層具有一定強(qiáng)度的致密工作層。由于使用中除工作層外，其余干式料仍為未燒結(jié)的緊密堆積結(jié)構(gòu)，因而具有很好的隔熱性能，同時(shí)避免了耐火材料在使用中因膨脹收縮產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致的開裂與穿孔，此外拆除也方便。但不適宜用在有轉(zhuǎn)動(dòng)與爐身高的窯爐。

鎂質(zhì)涂料或噴補(bǔ)料：鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)材料對(duì)凈化鋼液有好處，因此廣泛用于連續(xù)鑄鋼中間盛鋼桶。但這種涂料或噴補(bǔ)料用于澆鑄低磷鋼時(shí)，應(yīng)避免使用磷酸鹽結(jié)合劑。其次由于涂料加入了不少水分，要盡量高溫烘烤排除水分，以免頭幾桶鋼液增氫。

鎂質(zhì)澆注料：鎂質(zhì)含碳澆注料的發(fā)展受到水不潤濕石墨以及石墨密度小的影響，采用表面活性劑使石墨的憎水性表面改變?yōu)橛H水性可能是解決含碳耐火澆注料的一個(gè)重要途徑。此外，鋼廠使用后的含碳耐火材料也是制作鎂質(zhì)含碳澆注料的優(yōu)質(zhì)原料，因?yàn)橛眠@種殘磚制作的顆?；蚍哿虾剂扛?，C 分布均勻，且致密。

性能特點(diǎn)

耐火性能高

由于方鎂石（MgO）結(jié)晶的熔點(diǎn)很高，可達(dá)2800℃，使得鎂質(zhì)耐火材料耐火度高，一般在 2000℃以上，能承受高溫環(huán)境的考驗(yàn)，是高溫工業(yè)不可或缺的材料。

高溫強(qiáng)度

鎂質(zhì)耐火材料在高溫下具有一定的強(qiáng)度，但不同類型的鎂質(zhì)耐火材料高溫強(qiáng)度有所差異。例如普通鎂磚的高溫強(qiáng)度一般，荷重開始軟化溫度在 1500-1550℃之間，比耐火度低500℃以上；而鎂鋁磚的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比鎂磚有所改善，達(dá)到 1520-1580℃，甚至更高。

抗堿性熔渣侵蝕

對(duì)含有氧化鎂及氧化鈣的堿性熔渣的化學(xué)侵蝕有很強(qiáng)的抵抗性。在煉鋼過程中，熔渣主要成分為 CaO、FeO 等或?yàn)楦邏A性CaO-渣系，鎂質(zhì)耐火材料能夠抵抗這些熔渣的侵蝕以及吸收鋼中有害雜質(zhì)，適合用于煉潔凈鋼等。在有色重金屬火法冶煉過程中產(chǎn)生的低粘度爐渣（硅氧化物、鐵氧化物、有色金屬和硫化物等），鎂質(zhì)耐火材料也能抵抗其侵蝕。

熱震穩(wěn)定性

部分鎂質(zhì)耐火材料熱震穩(wěn)定性較差，如普通鎂磚只能承受水冷2-8次；但也有一些品種熱震穩(wěn)定性較好，如鎂鋁磚的耐急冷急熱性好，可承受水冷20-25次，甚至更高。

導(dǎo)熱性

鎂質(zhì)耐火制品的熱導(dǎo)率高，不過導(dǎo)熱性隨溫度升高而降低。例如鎂磚的導(dǎo)熱能力約為粘土磚的幾倍，其砌筑的爐體外層，一般應(yīng)有足夠的隔熱層，以減少散熱損失。

水化性

煅燒不夠的氧化鎂與水作用，會(huì)產(chǎn)生水化反應(yīng)（MgO + H?O → Mg(OH)?），體積膨脹達(dá) 77.7%，使鎂質(zhì)耐火材料遭受嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生裂紋或崩落。所以鎂質(zhì)耐火材料在儲(chǔ)存過程中必須注意防潮。

應(yīng)用領(lǐng)域

鋼鐵行業(yè)

煉鋼轉(zhuǎn)爐：鎂碳磚主要用于氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯，能有效抵抗?fàn)t渣的侵蝕和沖刷，提高轉(zhuǎn)爐的使用壽命；鎂鋁磚可用于煉鋼平爐爐頂?shù)炔课弧?/span>

電爐：鎂碳磚可用于電爐爐墻、爐底；冶金鎂砂可作為電爐打結(jié)爐底以及補(bǔ)爐材料。

精煉設(shè)備：鎂鈣磚大量應(yīng)用在不銹鋼以及潔凈鋼等高級(jí)鋼種生產(chǎn)的精煉設(shè)備中，如鋼包精煉爐的渣線部位使用鎂碳磚，能承受高溫和熔渣的侵蝕；含有氧化鋯的鎂鈣磚性能優(yōu)異，可替代鎂鉻磚在高堿度環(huán)境下使用，提高爐襯的使用壽命。

均熱爐和加熱爐：鎂磚可用于均熱爐和加熱爐爐底，抵抗高溫和熔渣的侵蝕。

有色金屬行業(yè)

在銅、鎳、鉛等有色金屬的火法冶煉過程中，鎂質(zhì)耐火材料用于鼓風(fēng)爐爐缸、前床、精煉反射爐、礦石電爐內(nèi)襯等部位，抵抗低粘度爐渣的侵蝕。

水泥行業(yè)

水泥窯的燒成帶、過渡帶等部位會(huì)使用鎂質(zhì)耐火材料。例如鎂鉻磚曾廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶，但由于其在高溫條件下會(huì)產(chǎn)生有害的六價(jià)鉻化合物造成環(huán)境污染，逐漸被MgO-系和MgO-CaO 系材料替代；鎂鈣磚在水泥回轉(zhuǎn)窯上使用，具有良好的掛窯皮性能，能夠保護(hù)回轉(zhuǎn)窯窯體。

玻璃行業(yè)

玻璃熔爐的某些部位會(huì)使用鎂質(zhì)耐火材料，以承受高溫和玻璃液的侵蝕。