耐火第六章尖晶石耐火.ppt

第六章 尖晶石耐火材料（中性） 镁铝尖晶石 镁铬尖晶石 广义尖晶石化学通式：MeO·R2O3（ MeR2O4） MgO·Al2O3 MgO·Cr2O3 MgO·Fe2O3 MgAl2O4 MgCr2O4 MgFe2O4 25-900℃ 镁铬尖晶石 镁铁尖晶石 镁铝尖晶石 热膨胀系数 ×10-6，℃－1 5.7-8.55 12.7-12.8 7.6 * 结合方式 —— 普通镁铬砖 —— 直接结合镁铬砖 —— 再结合/半再结合/共烧结镁铬砖 —— 化学结合镁铬砖 —— 熔铸镁铬砖 主要应用 ◆ 水泥回转窑 ◆ 玻璃窑蓄热室 ◆ 精炼炉（RH炉，VOD炉，AOD炉） ◆ 有色冶金炉 ◆ 石灰窑 ◆ 混铁炉 铬尖晶石质耐火材料 * 由含铬的颗粒和脉石矿物组成。主要组成：(Mg,Fe)O·(Cr,Al,Fe)2O3 铬的主要来源：铬铁矿（Chromite) 脉石： 镁的硅酸盐，如蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）、 叶状蛇纹石、橄榄石和镁橄榄石等。一般M/S摩 尔比＜2，主要以蛇纹石为主。 化学成分变化很大 Cr2O3 18~62% Al2O3 0~33% Fe2O3 2~30% MgO 6~16% FeO 0~18% 镁铬砖生产的工艺原理 热震稳定性：图6－1所示，当铬矿与镁砂的比例为1:1时，热震稳定性最好。 铬矿爆胀现象：当铬含量高时，铬矿颗粒能与所接触的Fe3O4形成固溶体，引起体积的急剧膨胀，致使制品产生爆胀现象，铬矿含量越高，爆胀越严重。 抗渣性：镁砂含量越高，抗渣性越好。这是生产镁铬砖的基础。 气氛影响： 还原气氛下，细粉镁砂中的MgO置换铬矿中的FeO，体积收缩24.3％，产生烧成裂纹。 氧化气氛下，铬矿中的FeO氧化成Fe2O3，形成(Fe,Cr)2O3固溶体，体积收缩1.5%；同时由MgO置换出来的FeO氧化成Fe2O3，随即与MgO结合成铁酸镁，这两个反应的总体积膨胀只有6.6%。 所以，含铬矿的材料应该在弱氧化气氛下烧成。 普通镁铬砖的生产：与镁砖生产工艺类似 烧结镁砂＋铬铁矿→普通镁铬砖（镁铬砖） 骨料是镁砂和铬铁矿，细粉为镁砂。 水和纸浆废液为结合剂，摩擦压转机成型，隧道窑1600℃烧成。 直接结合镁铬砖：生产工艺与普通镁铬砖类似 高纯镁砂＋铬精矿→≥1700℃烧成，杂质含量少，烧成温度高，高温矿物相的直接结合率高。 —抗渣性好 —荷重软化温度＞ 1650 ℃—抗热震性优良 为了提高热震稳定性和抗渣渗透性，目前生产的镁铬砖，可以采用人工合成镁铬砂（烧结或电熔）。 性能 普通 镁铬砖 直接结合 镁铬砖 半再结合 镁铬砖 再结合 镁铬砖 电熔镁铬砂 不加 少加或不加 加入较多 很多至100％ 显气孔率 高 中等 较低 很低 体积密度 低 中等 较高 很高 高温强度 低 中等 较高 很高 抗蚀性 一般 较好 很好 最好 抗热震性 好 好 好 较差 镁铝尖晶石质耐火材料 定义：MgO·Al2O3 应用: ◆ 大型水泥回转窑 ◆ 玻璃窑蓄热室 ◆ 石灰窑 ◆ 电炉炉顶 ◆ 炉外精炼炉 ◆ 钢包 ◆ 连铸功能材料 根据Al2O3含量分类 方镁石-尖晶石耐火材料（Al2O3＜30%） ◇ 第一代（镁铝砖， Al2O3＜10%） ◇ 第二代（方镁石-尖晶石砖, 10％＜ Al2O3＜30%） 尖晶石-方镁石耐火材料（Al2O3 30~68%） 尖晶石耐火材料（Al2O3 68~73%） 尖晶石-刚玉耐火材料（ 73% ＜Al2O3 ＜ 90%） 刚玉-尖晶石耐火材料（Al2O3＞90%） 尖晶石引入方式 ◆ 原位生成尖晶石 ◆ 预合成尖晶石(减少膨胀效应 ） —— 熔点2135℃（2105 ℃） —— 化学稳定性好 —— 热膨胀系数小 900～1200℃开始形成尖晶石，1400℃反