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MgO的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃，鎂磚的耐火度一般也很高，可達(dá)2000℃以上，因此鎂磚具有良好的耐高溫性能。高溫真空下穩(wěn)定性好，對堿性爐渣有較強(qiáng)的抵抗能力。但是鎂磚的抗硫酸鹽侵蝕能力很差，熱震穩(wěn)定性較差，還容易水化。除傳統(tǒng)的鎂磚外，鎂質(zhì)耐火材料還包括鎂橄欖石質(zhì)耐火材料、鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料、鎂鉻質(zhì)耐火材料、白云石質(zhì)耐火材料等。
01鎂鉻質(zhì)耐火材料
鎂鉻質(zhì)耐火材料是由鎂砂與鉻鐵礦制成的，并且以鎂砂為主要組分的耐火材料。根據(jù)化學(xué)成分，鎂鉻質(zhì)耐火制品有鉻磚(Cr2O3≥25%，MgO<25%)、鉻鎂磚(25%≤MgO<55%)和鎂鉻磚(55%≤MgO<80%)。按照結(jié)合方式分類，可分為化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚、共燒結(jié)鎂鉻磚、熔鑄鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚和普通鎂鉻磚等。鎂鉻質(zhì)耐火制品的耐火度很高，高溫強(qiáng)度較大，熱震穩(wěn)定性良好，抗堿性渣侵蝕性極強(qiáng)，對酸性渣也有適應(yīng)性，且具有良好的掛窯皮性，鎂鉻質(zhì)耐火制品主要用于RH爐、AOD爐、VOD爐、有色金屬冶煉爐和玻璃窯蓄熱室、水泥回轉(zhuǎn)窯、混鐵爐、石灰窯及高溫窯爐內(nèi)襯等部位。但是由于六價(jià)鉻離子對環(huán)境和人體的危害，鎂鉻質(zhì)耐火材料的使用就出現(xiàn)下降的趨勢。
02鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料
鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料是由鎂砂和氧化鎂含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不小于20%的尖晶石所組成的耐火材料。但由于Al2O3與MgO含量的變化范圍較大，我們將以Al2O3與MgO為主要化學(xué)成分的耐火材料叫做鎂鋁尖晶石耐火材料，根據(jù)Al2O3的含量可以把鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料細(xì)分為剛玉-尖晶石質(zhì)耐火材料(其中Al2O3含量大于90%)、尖晶石-剛玉質(zhì)耐火材料(其中Al2O3含量為73%-90%)、尖晶石質(zhì)耐火材料(其中Al2O3含量為68%-73%)、尖晶石-方鎂石質(zhì)耐火材料(其中Al2O3含量為30%-68%)、和方鎂石-尖晶石質(zhì)耐火材料(其中Al2O3含量小于30%)。根據(jù)制造工藝又可分為原位反應(yīng)尖晶石質(zhì)耐火材料和預(yù)合成尖晶石質(zhì)耐火材料。
鎂鋁尖晶石屬立方晶系，莫氏硬度為8，體積密度為3.58g/cm3，1000℃導(dǎo)熱系數(shù)為5.82W/(m·K)，20~1000℃線膨脹系數(shù)為7.6×10-6℃-1，與剛玉相近，比方鎂石的小得多，彈性模量也比方鎂石小。鎂鋁尖晶石抗鐵渣、堿的硫酸鹽侵蝕性強(qiáng)，熱震穩(wěn)定性良好，在還原氣氛下，鎂鋁尖晶石體積穩(wěn)定性優(yōu)良，并且抗游離二氧化碳、氧化硫的侵蝕性好。鎂鋁尖晶石耐火材料主要用于大型水泥回轉(zhuǎn)窯、玻璃窯蓄熱室、電爐爐頂、爐外精煉爐、鋼包以及其他強(qiáng)化操作的熱工設(shè)備。
03白云石質(zhì)耐火材料
白云石質(zhì)耐火材料主要成分是白云石熟料，白云石熟料是指通過煅燒天然鎂鈣碳酸鹽或氫氧化物，形成均勻且致密的氧化鈣與氧化鎂的混合物。按照化學(xué)礦物組成可分為以下兩大類。
①含有游離CaO的鎂鈣質(zhì)耐火材料，礦物的組成是位于MgO-CaO-C3S-C2F(或C3A)系中，因組成中含有難燒結(jié)的氧化鈣，容易水化粉碎，所以它也被稱為不穩(wěn)定或不抗水化的鎂鈣質(zhì)耐火材料。
②不含游離CaO的鎂鈣質(zhì)耐火材料，其礦物組成為MgO、C2S、C4AF、C3S、C2Fx(或C3A)。其中氧化鈣全部結(jié)合，無游離氧化鈣存在，不易水化，所以也稱穩(wěn)定性或抗水化的鎂鈣質(zhì)耐火材料。
04方鎂石-鎂橄欖石質(zhì)耐火材料
方鎂石-鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝與普通鎂質(zhì)耐火材料相似。如前所述，對于方鎂石-鎂橄欖石質(zhì)耐火材料來說，CaO、Al2O3是有害雜質(zhì)，一般要求其含量限制在1.5%-2.0%以下。為了確保產(chǎn)品中的低溫相完全轉(zhuǎn)化為高溫耐火相，在配料時(shí)應(yīng)當(dāng)配入燒結(jié)鎂砂，使全部的MgO·SiO2轉(zhuǎn)化成M2S、MF、MA及CMS，并應(yīng)當(dāng)略高于理論計(jì)算，以確保產(chǎn)品中平衡礦物中有方鎂石存在。這不僅會改善產(chǎn)品的性能，而且還有助于加速產(chǎn)品的燒結(jié)過程?？紤]到前述氧化鐵在鎂橄欖石中能形成鐵橄欖石，燒成氣氛應(yīng)選擇氧化氣氛燒成，這有利于Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，而在還原氣氛下，容易產(chǎn)生熔點(diǎn)低的FeO。
在生產(chǎn)玻璃纖維以及水玻璃的熔窯蓄熱室中主要使用的是堿性磚，此時(shí)主要受到外來堿性氧化物和堿金屬硫酸鹽的侵蝕及高溫負(fù)荷作用等，而鎂磚在此條件下的抗侵蝕性較差。鉻鎂磚雖具有較好的抗侵蝕性，但存在環(huán)境污染問題，通過復(fù)合鎂砂和硅酸鋯得到鎂橄欖石和氧化鋯復(fù)合耐火材料制品，改善了熱震穩(wěn)定性和抗侵蝕性。但含鋯制品的成本問題仍是限制其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。
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