Chapter 4-碱性及尖晶石质耐火材料
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耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿
③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, 晶粒之 间直接结合数目增多高 →→高温强度↑
2020/11/27
材料科学与工程学院
14
2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
2020/11/27
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15
3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
2020/11/27
材料科学与工程学院
耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
2020/11/27
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
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3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
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耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
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尖晶石质耐火材料的特性_生产与应用
电熔法合成尖晶石的原料一般为煅烧氧化铝和 高纯氧化镁 。将所选原料磨细 ,按要求配比在混练机 上加水混合均匀 ,经压力机压成荒坯 ,在电炉中熔化 , 熔融混合料冷却固化经破碎后制成产品 。我国采用 电熔法生产的高档尖晶石现已达到国外发达工业国 家水平 。电熔法可生产性能优良的尖晶石 ,但由于此 法大都采用高纯原料 ,且电耗大 ,因此成本较高 。
表 3 尖晶石浇注料的理化指标对比
性 能
研 制 品 日本产品
化学组成 ( %) Al2O3 ( MgO) 体积密度 (g/ cm3) 1500 ℃,3h
90 (6) 2. 86
91 (6) 2. 93
抗折强度 (MPa) 1500 ℃,3h
16. 32
14. 70
耐压强度 (MPa) 1500 ℃,3h
尖晶石质耐火材料的特性 、生产与应用
宫长伟
(本溪冶金高等专科学校冶金工程系 ,辽宁 本溪 117022)
摘 要 :镁铝尖晶石质浇注料是一种新型耐火浇注料 ,近年来已受到国内外的高度重视 。本文介绍了镁铝尖晶石的特 性 、合成方法及尖晶石质耐火材料在国内的应用 。 关键词 :镁铝尖晶石 ;浇注料 ;矾土 ;线膨胀 中图分类号 : T G110 文献标识码 :A
效果 。该种浇注料应用具有一定的发展前景 ,由于受 浇注料开发工艺 、生产设备等因素的限制 ,目前我国 的钢铁企业仍多采用定型耐火材料 ;因此在立足于国 内资源 ,开发应用镁铝质浇注料方面 ,我们仍需做很 多工作 。
参考文献
〔1〕大石泉. 盛钢桶用铝 —尖晶石浇注料的使用结果〔P〕. 国外耐火材料 ,1991 (1) :23. 〔2〕江副正信. 尖晶石的特性及在耐火材料中的应用〔P〕. 国外耐火材料 ,1991 (10) :21. 〔3〕周宁生等. 矾土基高铝 —尖晶石质钢包浇注料的研制与应用〔P〕. 耐火材料 1996 ,30 (4) 207～211. 〔4〕陶新霞等. 钢包用铝 —尖晶石浇注料的研制〔P〕. 耐火材料 1994 (6) :12.
表 3 尖晶石浇注料的理化指标对比
性 能
研 制 品 日本产品
化学组成 ( %) Al2O3 ( MgO) 体积密度 (g/ cm3) 1500 ℃,3h
90 (6) 2. 86
91 (6) 2. 93
抗折强度 (MPa) 1500 ℃,3h
16. 32
14. 70
耐压强度 (MPa) 1500 ℃,3h
尖晶石质耐火材料的特性 、生产与应用
宫长伟
(本溪冶金高等专科学校冶金工程系 ,辽宁 本溪 117022)
摘 要 :镁铝尖晶石质浇注料是一种新型耐火浇注料 ,近年来已受到国内外的高度重视 。本文介绍了镁铝尖晶石的特 性 、合成方法及尖晶石质耐火材料在国内的应用 。 关键词 :镁铝尖晶石 ;浇注料 ;矾土 ;线膨胀 中图分类号 : T G110 文献标识码 :A
效果 。该种浇注料应用具有一定的发展前景 ,由于受 浇注料开发工艺 、生产设备等因素的限制 ,目前我国 的钢铁企业仍多采用定型耐火材料 ;因此在立足于国 内资源 ,开发应用镁铝质浇注料方面 ,我们仍需做很 多工作 。
参考文献
〔1〕大石泉. 盛钢桶用铝 —尖晶石浇注料的使用结果〔P〕. 国外耐火材料 ,1991 (1) :23. 〔2〕江副正信. 尖晶石的特性及在耐火材料中的应用〔P〕. 国外耐火材料 ,1991 (10) :21. 〔3〕周宁生等. 矾土基高铝 —尖晶石质钢包浇注料的研制与应用〔P〕. 耐火材料 1996 ,30 (4) 207～211. 〔4〕陶新霞等. 钢包用铝 —尖晶石浇注料的研制〔P〕. 耐火材料 1994 (6) :12.
碱性耐火材料
铝镁质材料细粉中MgO/SiO2比 对线变化的影响（1500℃，3h）
氧化硅微粉对铝镁质材料膨胀性能的影响
4） 以铝矾土取代刚玉的对比
△MA-M2S-M2A2S5 △MA-M2A2S5-M4A5S2 △MA-A3S2-M4A5S2 它们无变量点＜1500℃ △MA-A-A3S2(1578 ℃) △M-MA-M2S (1710 ℃) ∴ 基质组成点一般选择 在△M-MA-M2S 内。
四、钢包铝镁系材料的组成设计
渣线——耐熔损性； 包壁——抗结构剥落和热剥落，耐熔损性 ； 包底——抗结构剥落和热剥落，机械剥落，耐熔损性 。
包壁： Al2O3 -----抗结构剥落和热剥落强，但抗熔损差； MgO -----抗熔损性强，但抗结构剥落和热剥落差。 → Al2O3+ MgO复相耐火材料 ◆ 高纯铝镁系材料（刚玉-尖晶石或刚玉-氧化镁） ——主要用于大、中型钢包 ◆ 矾土-尖晶石材料 ——主要用于中、小型钢包
3） 尖晶石引入形式的比较
以MgO形式引入原位反应生成尖晶石
MgO含量与熔渣侵蚀 指数之间的关系
MgO含量与熔渣渗透ห้องสมุดไป่ตู้指数之间的关系
硅微粉可吸收尖晶石反应中体积膨胀，但应控制其掺加数量。
A：Al2O3-MgO-CaO材料 B：Al2O3-MA-CaO材料 C：Al2O3-MgO-CaO-SiO2材料 D：Al2O3-MA-CaO-低SiO2材料 E：Al2O3-MA-CaO-高SiO2材料
Al2O3-MgO-SiO2系1600℃等温截面图
作业：
刚玉—尖晶石或矾土—尖晶石材料主要使用 在那些部位？尖晶石一般以何种形式引入？加 入量如何控制？
1、钢包铝镁系材料抗渣机理
Al2O3+ MgO复相耐火材料 耐火材料主要矿相：刚玉、镁铝尖晶石、方镁石 熔渣主要成分：CaO，SiO2，FeO，MnO等
耐火材料与燃烧概论4
耐火材料与燃料燃烧讲义
15
2400 2350 Al2O3 2000
温度，℃
1995
1600
Cr2O3
1720
Fe2O3 1200
0
20
40 R2O3,mass%
60
80
图4-5 MgO-R2O3系相图
耐火材料与燃料燃烧讲义 16
R2O3 固溶于方镁石中，形成阳离子空穴，因此能够促进烧结。其促进 烧结的影响顺序可排列如下：Fe3+>Cr3+>Al3+。 以MgO-MgO· R2O3体系中固溶同量R2O3而论，由于MgO· Cr2O3的熔点最高， 同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高。溶于方镁石形成固溶体后开始 出现液相温度最高，故在镁质耐火材料中，除高纯镁石材料外，含铬尖晶 石的镁质耐火材料是最优秀的。
方镁石是氧化镁唯一的结晶形态，属等轴晶系， NaCl 型晶体结构。 晶格常数和真密度分别随煅烧温度的升高而增大和减小。充分烧结的方 镁石晶格常数可达4.20Å，真密度为3.61g/cm3。 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。
耐火材料与燃料燃烧讲义
4
方镁石属离子晶体，离子间静电引力大，晶格能高达 3935kJ/mol，故 熔点很高，达2800℃。但是，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和压力减小而降低。 方 镁 石 构 成 的 耐 火 材 料 在 1600℃ 以 上 的 还 原 气 氛 中 极 易 被 还 原 。 MgO+C=Mg(g)+CO(g)最低反应温度如下表所示。
耐火材料与燃料燃烧讲义
2
(2) 直接结合镁砖：以高纯烧结镁砂为原料，经烧结制成的，MgO含 量95%以上，是方镁石晶粒间直接结合的镁质耐火制品。
耐火材料介绍
抗热震性的提高。
单位温度梯度下，在单位时间内通过单位面积的热量。
传热 的方 式
声子 热导
热传导 对流
由于声子传导是通过晶格振动来进行的，晶格结构愈 复杂，晶格振动的振动的非谐性愈大，晶格波受到的 散射程度愈大，材料导热系数愈低。晶体中存在任何 形式的缺陷与杂质都会导致声子的散射，减小材料的 导热系数。
耐火材料的物理性质
测量体积密度的方法是阿基米德法，即用排 水法来测定试样的体积。一个是真空法，即 将试样放在密闭容器中抽真空达到一定的真 空度以后再注入水或其他液体，来浸泡试样； 另一种方法是将试样放入沸水中浸泡。
过程：将质量为m1的试样放入液体中浸泡， 完成后，试样在液体中悬浮在液体中的质量 m2。然后将试样从浸液中取出，用饱和了浸 液的毛由水心地擦去多余的液滴。
陶瓷结合：在一定的温度下，由于烧结或液 相形成而产生的结合称陶瓷结合。在陶瓷结 合耐火材料中还就提到所谓直接结合耐火材 料。这一词最早出现在镁铬耐火材料中。认 为一种高纯度的镁铬砖的方镁石或尖晶石之 间是直接连结的，不存在中间相。但随着显 微镜技术及材料科学的发展，发现颗粒之间 并非真正的直接结合，结合部常存在杂质集 中或晶格畸变的区域。但这一名词经常出现 在碱性耐火材料文献中。
耐火材料的力学性质
材料的破坏需要克服原子间的作用力。根据 原子间作用力计算出的强度称为理论结合强 度。但材料的实际强度远小于它的理论强度。
Griffith理论认为：实际材料中总是存在许多 细小裂纹或缺陷。在外力作用下，这些裂纹 或缺陷附近产生应力集中现象。当应力达到 某一临界值时，裂纹开始扩展而导致断裂。 由此可知，断裂并不是两部分晶体被拉成两 半而是裂纹扩展的结果。
带有气孔的干燥材料的质量与其真体积的比值。真体积为不包括气孔的干燥 材料的真实体积。
单位温度梯度下，在单位时间内通过单位面积的热量。
传热 的方 式
声子 热导
热传导 对流
由于声子传导是通过晶格振动来进行的，晶格结构愈 复杂，晶格振动的振动的非谐性愈大，晶格波受到的 散射程度愈大，材料导热系数愈低。晶体中存在任何 形式的缺陷与杂质都会导致声子的散射，减小材料的 导热系数。
耐火材料的物理性质
测量体积密度的方法是阿基米德法，即用排 水法来测定试样的体积。一个是真空法，即 将试样放在密闭容器中抽真空达到一定的真 空度以后再注入水或其他液体，来浸泡试样； 另一种方法是将试样放入沸水中浸泡。
过程：将质量为m1的试样放入液体中浸泡， 完成后，试样在液体中悬浮在液体中的质量 m2。然后将试样从浸液中取出，用饱和了浸 液的毛由水心地擦去多余的液滴。
陶瓷结合：在一定的温度下，由于烧结或液 相形成而产生的结合称陶瓷结合。在陶瓷结 合耐火材料中还就提到所谓直接结合耐火材 料。这一词最早出现在镁铬耐火材料中。认 为一种高纯度的镁铬砖的方镁石或尖晶石之 间是直接连结的，不存在中间相。但随着显 微镜技术及材料科学的发展，发现颗粒之间 并非真正的直接结合，结合部常存在杂质集 中或晶格畸变的区域。但这一名词经常出现 在碱性耐火材料文献中。
耐火材料的力学性质
材料的破坏需要克服原子间的作用力。根据 原子间作用力计算出的强度称为理论结合强 度。但材料的实际强度远小于它的理论强度。
Griffith理论认为：实际材料中总是存在许多 细小裂纹或缺陷。在外力作用下，这些裂纹 或缺陷附近产生应力集中现象。当应力达到 某一临界值时，裂纹开始扩展而导致断裂。 由此可知，断裂并不是两部分晶体被拉成两 半而是裂纹扩展的结果。
带有气孔的干燥材料的质量与其真体积的比值。真体积为不包括气孔的干燥 材料的真实体积。
耐火材料分类
耐火材料的分类耐火材料的种类很多，为了便于生产研究、生产和选择，通常按其共性与特征划分类别。
其中按材料的化学矿物组成分类是一种常用的基本分类方法，但也常按材料的制造方法、材料的性质、材料的形状尺寸、材料的应用等来分类。
按化学矿物组成分类按化学矿物组成的不同，耐火材料主要有以下几类：（1）氧化硅质耐火材料。
这是以SiO2为主要成分的耐火材料，主要品种有各种硅砖和石英玻璃制品。
（2）硅酸铝质耐火材料。
这是以AL2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料，根据制品中AL2O3和SiO2含量分为三类：半硅质耐火材料、粘土质耐火材料和高铝质耐火材料。
（3）镁质耐火材料。
这是以MgO为主要成分，以方镁石为主要矿物结构的耐火材料，依其次要的化学成分和矿物组成的不同有以下品种：镁砖、镁铝砖、镁硅砖、镁钙砖、镁炭砖和铁白云石砖。
此外，还有冶金镁砂。
（4）白云石质耐火材料。
这是一类以CaO(40%-60%)和氧化镁（30%-42%）为主要成分的耐火材料。
其主要品种有：焦油白云石转、烧成油浸白云石砖、烧成油浸半稳定性白云石砖、烧成稳定性白云石砖、轻烧油浸白云石砖和冶金白云石砖。
（5）橄榄石质耐火材料。
这是一种含MgO35%-62%，Mg/SiO2质量比波动于0.95-2.00，由镁橄榄石为主要矿物组成的耐火材料。
（6）尖晶石质耐火材料。
这是一类主要由尖晶石组成的耐火材料。
主要品种有铬尖晶石构成的铬质制品[w(Cr2O3)≥30%)]，由铬尖晶石、方镁石构成的铬镁制品[w(Cr2O3)18%-30%)，w（MgO）25%-55%]和由镁铝尖晶石构成的制品。
（7）含炭质耐火材料。
这类耐火材料中均含有一定数量的炭或碳化物。
主要品种有由无定形炭结构的碳砖和炭块;由石墨结构的石墨制品；由碳化硅构成的碳化硅制品；由碳纤维及碳纤维与树脂或其其他炭素材料复合构成的材料。
（8）含锆质耐火材料。
这类材料中含有一定数量的氧化锆。
常用的品种有以锆英石为主要成分的锆英石质制品；以氧化锆和刚玉或莫来石构成的锆刚玉和锆莫来石制品，以及以氧化锆为主要组成的纯氧化锆制品。
耐火材料 碱性耐火材料与含锆耐火材料
镁铬砖 宜于在高温、渣蚀和温度急剧变化的条件下服役。用
在同镁铝砖相似的工作条件之处，如在平炉炉顶、有色金属冶 炼炉、水泥窑的高温带和玻璃窑蓄热室中，效果更佳。但含铁 较高的不宜使用在气氛频繁变动的条件下。
9
第一节 镁质耐火材料
3、镁碳砖
由烧结镁石或电熔镁砂和碳素材料石墨为原料，以含碳树脂作结合 剂，经混练、成型和220℃左右热处理，由碳素形成连续网络相将方镁 石晶粒包裹而构成的制品。
4. 轻烧油浸白云石制品
5. 烧成油浸白云石和镁白云石制品 6. 镁钙碳制品 7. 半稳定性白云石制品
第二节 白云石质耐火材料
12
二、稳定性白云石耐材
稳定性白云石是指大气下稳定性很高的人工合成的无游离
CaO的白云石熟料。 生产：熟料破粉碎、筛分、合理级配——加入4%-6%的水混
合——成型即得不烧制品。
易于与碳反应被还原。 热膨胀性很高（14×10－6/℃），耐热震性较差。
熔点为2800℃ ，≥1800℃升华
2. 镁方铁矿 [(Mg, Fe)O]
Mg2＋与Fe2＋离子互相置换形成的连续固溶体。
出现液相温度1850℃，完全液化温度超过2000℃，能够抵抗含铁
熔渣的优质耐火材料。
2
第一节 镁质耐火材料
(5)应用：用于受渣蚀严重和温度急变之处，是氧气炼钢转炉炉衬 和电炉炉壁的主要材料。在盛钢桶中也广泛应用。但是不宜直接在强氧 化气氛下使用。
10
镁碳砖
4、直接结合镁砖
以高纯烧结镁砂为原料烧结制成，氧化镁含量大于95%， 是方镁石晶粒间直接结合的镁质耐火制品。 具有较高的高温强度和优良的抗蚀性，用于遭受高温、 重荷和渣蚀严重之处，使用效果优于前述各种普通镁质耐 火制品
尖晶石耐火材料
1 / 72 / 73 / 7北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；大河上下，顿失滔滔。
4 / 7山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
三字经人之初，性本善。
性相近，习相远。
苟不教，性乃迁。
教之道，贵以专。
昔孟母，择邻处。
子不学，断机杼。
5 / 7窦燕山，有义方。
教五子，名俱扬。
养不教，父之过。
教不严，师之惰。
子不学，非所宜。
幼不学，老何为。
玉不琢，不成器。
人不学，不知义。
为人子，方少时。
亲师友，习礼仪。
香九龄，能温席。
孝于亲，所当执。
融四岁，能让梨。
弟于长，宜先知。
首孝悌，次见闻。
知某数，识某文。
一而十，十而百。
百而千，千而万。
三才者，天地人。
三光者，日月星。
三纲者，君臣义。
父子亲，夫妇顺。
曰春夏，曰秋冬。
此四时，运不穷。
曰南北，曰西东。
此四方，应乎中。
曰水火，木金土。
此五行，本乎数。
十干者，甲至癸。
十二支，子至亥。
曰黄道，日所躔。
曰赤道，当中权。
赤道下，温暖极。
我中华，在东北。
曰江河，曰淮济。
此四渎，水之纪。
曰岱华，嵩恒衡。
此五岳，山之名。
6 / 7曰士农，曰工商。
此四民，国之良。
曰仁义，礼智信。
此五常，不容紊。
7 / 7。
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耐压强度高，但是烧结性差，抗渣性好；
《无机非金属材料》-耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料”
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铁的氧化物和铁酸盐
MgO· 2O3）（MgO-MgO· 2O3) （MgOCr Al
MgO· 2O3)。可见、由方镁石为主晶相，以这 Fe 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。
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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℃。
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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-
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二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响 CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影响
R2O3型氧化物的影响
CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影响 提高C/S比，材料中高熔点相增多，低熔点相降 低，提高了制品的高温强度，所以镁质材料的
方镁石固溶R2O3，使MgOR2O3系统开始形成液相
的温度都有所提高。 以MgOR2O3系统中固溶同
量R2O3而论，由于MgO· 2O3的熔点最高，同方 Cr 镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石 形成固溶体后开始出现液相温度最高。含镁铬尖晶 石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。
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R2O3型氧化物的影响 硼的氧化物:对于镁 砂来说为强熔剂，显 著降低其高温强度；
Al2O3、Cr2O3、
Fe2O3：降低制品的 最大强度值，且降低 C/S比；
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三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石 中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而
变化，发生尖晶石的溶解沉析，并对固溶体的
性质有一定影响。
开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgOMgO· 2O3共熔温度下的最高熔解量有所不同 R
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以C3MS2、 CMS为结合物的制品荷重软化变 形温度低，耐压强度小； 以C2S为结合物的制品荷重软化变形温度高， 耐压强度高，但需加入稳定剂磷灰石，抗渣性 好； 以M2S为结合物的制品荷重软化变形温度高，
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MgO-Al2O3系
在镁质耐火材料中，人为地加入Al2O3，可经固 相反应形成镁铝尖晶石（MgO· 2O3 ，简写 Al
MA）。镁铝尖晶石是MgO-Al2O3二元系统中唯
MA-MF-C2S系
当尖晶石中Fe2O3被Al2O3 取代后，低共熔点温度提 高不大，从1415℃ 增加 到1418℃，故对始熔温度
影响较小；
对于原料中不含R2O3 氧 化物时，没有必要添加 Cr2O3
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MgO-CaO-SiO2系
此三元系统存在矿物相为MgO，M2S，CMS，
C3MS2，C2S；
CaO/SiO2比是决定镁质耐火材料矿物组成和高
温性能的关键因素。 CaO/SiO2>1.87时，生成高耐火的矿物，而当 CaO/SiO2<1.87时，生成低耐火相的矿物，严重 影响镁质制品的耐火性；
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三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点
结合物
硅酸盐
铁的氧化物和铁酸盐
尖晶石 组织结构特点 直接结合 陶瓷结合
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硅酸盐结合
系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为硅酸三钙
(C3S）、镁橄榄石（M2S)、钙镁橄榄石（CMS），
镁蔷薇辉石（C3MS2）和硅酸二钙（C2S）； 以C3S为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗 渣好，烧结差，若配料不准或混合不均，烧后得到 的结果不是C3S，而是C2S和CaO的混合物，由于 C2S的晶型转化和CaO的水化，致使制品开裂；
酸镁可以各向异性的枝状晶体或晶粒包裹体沉析
出来。通常，称此种由晶体中沉析出来的尖晶石 为晶内尖晶石。如温度升高，沉析的晶内尖晶石 ，可发生可逆溶解。发生溶解沉析变化，并伴有 体积效应。
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。三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列顺序
递增：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。
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R2O3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧结
的影响顺序可如下排列： Fe3+ ＞Cr3+ ＞Al 3+
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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。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。
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MgO-Fe2O3系
铁酸镁是MgO-Fe2O3系统中的唯一二元化合物。
方镁石吸收大量Fe2O3后仍具有较高的耐火度。
固溶铁酸镁石由高温向低温冷却时，所溶解的铁
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MF-MK-C2S系
C2S和MF的最低共熔点为
1415℃
Fe2O3被Cr2O3取代后，低
共熔点升至1700 ℃
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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；
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。
《无机非金属材料》-耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料”
College of Chemistry & Materials Science一Biblioteka 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；
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MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系 与方镁石处于平衡 的矿物相有：MF （1750），CMS， MA，M2S，C3MS2 ，C2S，C4AF，CA ，C5A3，C3A， C3S，CaO，C2F；
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