概述 碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。 镁质耐火材料(MgO>80% 石灰耐火材料(cao>95% 白云石质耐火材料 Mgo-CaO-C系耐火材料 镁橄榄石质耐火材料
1 概述 • 碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。 • 镁质耐火材料(MgO>80%) • 石灰耐火材料(CaO>95%) • 白云石质耐火材料 • MgO-CaO-C系耐火材料 • 镁橄榄石质耐火材料
碱性耐火材料的发展 1806年,粘土结合的氧化镁坩埚研制成功; 1817年, O Henry利用湿法工艺从海水中或白云石 中合成氧化镁成功; 1841年, Pattinson获得氧化镁的合成专利 1860年,实验室制造了氧化镁耐火砖; Leoben首先 在氧气底吹转炉中使用镁砂 1877-1879年,托马斯发明氧气顶吹转炉,同时发明 焦油白云石砖作为转炉内衬材料; ·1881年, Karl Spaeter在奥地利的 Veitsch州发现萎 镁矿的矿床,氧化镁耐火砖正式生产
2 碱性耐火材料的发展 • 1806年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功； • 1817年，O.Henry利用湿法工艺从海水中或白云石 中合成氧化镁成功; • 1841年，Pattionson 获得氧化镁的合成专利； • 1860年，实验室制造了氧化镁耐火砖；Leoben首先 在氧气底吹转炉中使用镁砂； • 1877-1879年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明 焦油白云石砖作为转炉内衬材料； • 1881年，Karl Spaeter在奥地利的Veitsch州发现菱 镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正式生产；
第一节镁质耐火材料 以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质 耐火材料。 镁质耐火材料的主要品种有: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。另外,还有 其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料 镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及 显微结构,并受原料和生产工艺制度与方法控制
3 第一节 镁质耐火材料 • 以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质 耐火材料。 • 镁质耐火材料的主要品种有：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。另外，还有 其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。 • 镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及 显微结构，并受原料和生产工艺制度与方法控制
方镁石 方镁石是Mgo的唯一结晶形 态。方镁石的化学活性很大 极易与水或大气中的水分进 行水化反应。方镁石属离子 体,,故熔点很高,达 2800°。当温度达1800℃ 以上,便可产生升华现象 而且其稳定性随温度提高而 下降,压力愈低,稳定性愈 低
4 方镁石 • 方镁石是MgO的唯一结晶形 态。方镁石的化学活性很大， 极易与水或大气中的水分进 行水化反应。方镁石属离子 晶体，，故熔点很高，达 2800℃。当温度达1800℃ 以上，便可产生升华现象， 而且其稳定性随温度提高而 下降，压力愈低，稳定性愈 低
与镁质耐火材料有关的物系MgO MgO的稳定性随温度的提 高而下降 40 co则随着温度的升高变得 2C+O2=2C0 60 更加稳定 2..01 Mgo(固)+C(固 100 0 Mg(气)+Co(气) 120 140 压力降低,MgO的稳定程 160 度降低,CO的稳定程度提 180 高,即Mgo-C还原反应 温度降低; 1100130015 1700 1900 温度(C) 图5-1氧化镁和一氧化碳的生成自由 能 与温度和压力的 关系 5
5 一、与镁质耐火材料有关的物系—MgO-C • MgO的稳定性随温度的提 高而下降； • CO则随着温度的升高变得 更加稳定； • MgO（固）+C（固） =Mg（气）+ CO（气） • 压力降低，MgO的稳定程 度降低，CO的稳定程度提 高，即MgO-C还原反应 的温度降低；
MgO-FeO系 MgO与铁氧化物在还原气氛 中于800~1400C范围内,很 容易形成此种固溶体,称它 为镁方铁矿。由于镁和铁原 子量的差别,镁方铁矿的真 密度随铁固溶量而增加。随 SS +Liquad FeO固溶量增多,镁方铁矿在 2000 高温下开始出现液相和完全 液化的温度皆有降低。由方 镁石为主晶相构成的镁质耐 火材料是一种能够抵抗含铁 Mol 熔渣的优质耐火材料。 6
6 MgO -FeO 系 • MgO与铁氧化物在还原气氛 中于800 ～1400 C范围内，很 容易形成此种固溶体，称它 为镁方铁矿。由于镁和铁原 子量的差别，镁方铁矿的真 密度随铁固溶量而增加。随 FeO固溶量增多，镁方铁矿在 高温下开始出现液相和完全 液化的温度皆有降低。由方 镁石为主晶相构成的镁质耐 火材料是一种能够抵抗含铁 熔渣的优质耐火材料
MgO-Fe2O3系 铁酸镁是 Mgo Fe2O3系统史 力热金1 其蜜度较 但 方镁石低,方镁石收大 Fe 有较高的耐灭度 面,多 理、气孔和晶史处 称此种由最体沉 的关卓写为二m温 。如此温度猫球 溶解沉 菥变化,开样有体积效志。 7
7 MgO -Fe 2 O 3 系 • 铁酸镁是MgO －Fe 2 O 3系统中 的唯一二元化合物。其密度较方 镁石为重。热膨胀性较高，但较 方镁石低，方镁石吸收大量 Fe 2 O 3后仍具有较高的耐火度。 当固溶铁酸镁的方镁石由高温向 低温冷却时，所溶解的铁酸镁可 再从方镁石晶粒中以各向异性的 枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。 此种尖晶石沉析于晶体表面，多 见于晶粒的解理、气孔和晶界处。 通常，称此种由晶体中沉析出来 的尖晶石为晶内尖晶石。如温度 再次升高，在冷却时沉析出来的 晶内尖晶石，可能又发生可逆溶 解。如此温度循环，发生溶解沉 析变化，并伴有体积效应
Mgo-Al2O3系 在镁质耐火材料中,人为地加入 含有Al2O3的组分。当A12O3同方 镁石在1500℃C附近共存时,如在 镁质耐火材料烧成过程中或在高 温下服役时,即可经固相反应形 成镁铝尖晶石(MgQ·Al2O3, 简写MA)。镁铝尖晶石是MgO 2200 Al2O3二元系统中唯一的二元 化合物。常简称尖晶石。真密度 同方镁石相近,较镁铁尖晶石低, 为3.55g/cm3。热膨胀性显著低于 Per ss+ Spl ss 方镁石,也较铁酸镁小。熔点高 达2105C。 8
8 MgO -Al 2 O 3 系 • 在镁质耐火材料中，人为地加入 含有Al2 O 3的组分。当Al2 O 3同方 镁石在1500℃附近共存时，如在 镁质耐火材料烧成过程中或在高 温下服役时，即可经固相反应形 成镁铝尖晶石（MgO·Al2 O 3 ， 简写MA）。镁铝尖晶石是MgO －Al2O3二元系统中唯一的二元 化合物。常简称尖晶石。真密度 同方镁石相近，较镁铁尖晶石低， 为3.55g/cm3。热膨胀性显著低于 方镁石，也较铁酸镁小。熔点高 达2105℃
MgO-Cr2O3系 镁铬尖晶石是MgO-Ct2O3系统 中唯一的二元化合物。纯镁铬 尖晶石的晶格常数为832A。真 MgCr2 435+L4 密度440~443g/cm3纯者熔 Mgos+Lη 点约2350℃。 Mgo-MgO·Ct2O3 最低共熔温度2300℃。 Mgo ss 1000 C,0眦%
9 MgO-Cr2O3系 • 镁铬尖晶石是MgO－Cr2O3系统 中唯一的二元化合物。纯镁铬 尖晶石的晶格常数为8.32A 。真 密度4.40～4.43 g/cm3。纯者熔 点约2350℃。MgO-MgO·Cr2O3 最低共熔温度2300℃
MgO-R2O3系 这些尖晶石都具有较高的熔点 或分解温度,与Mgo的最低 2400 2350 共熔温度都较高,其中(Mgo 2200 Mgo Cr2O3)>(Mgo 2000 Al:O Mgo AL2O3)>( Mgo 180 1720 Mgo. Fe2O3)。可见由方镁石y 为主晶相,以这些尖晶石为结 Fc,O 相构成的镁质耐火材料开始x 出现液相的温度都很高。其中10 元以镁铬尖晶石最为突出。 3040560780 R:O3(质量%) 图5-4MgO-R2O3系 10
10 MgO-R2O3系 • 这些尖晶石都具有较高的熔点 或分解温度，与MgO的最低 共熔温度都较高，其中（MgO －MgO·Cr2O3）（MgO－ MgO·Al2O3 )（MgO－ MgO·Fe2O3 )。可见,由方镁石 为主晶相，以这些尖晶石为结 合相构成的镁质耐火材料开始 出现液相的温度都很高。其中 尤以镁铬尖晶石最为突出