详细介绍下耐火材料的化学组成
耐火材料工艺学 氧化镁-氧化钙系耐火材料
3）MF在MA中的溶解度较在方镁石中的溶解度大 得多，因此MA能从方镁石中转移MF从而消除了 MF因温度波动引起的向方镁石中溶解或自其内部 析出的作用，从而提高方镁石的塑性，消除对热 震稳定性的不良影响； 4）MA与FeO反应可生成含有氧化铁的尖晶石； 5）尖晶石的熔点为2135℃，且与方镁石形成二元 系的始熔温度较高（1995℃），因而以MA作结合 物的制品的耐火度和荷重变形温度较高。
广泛采用的稳定剂有CaO、MgO及其混合物，其中 CaO较有效，MgO次之。 CaO加入量通常为3～8%或更多 （按质量计）。
31
ZrO2—MgO 系 的 立 方 固 溶 体 在 长 时 间 加 热 处 理 (1000 ～ 1400℃)后会发生分解，导致制品破坏。ZrO2—CaO系立方 固溶体虽较稳定，但长时间加热时亦会发生部分分解，而 使ZrO2失去稳定作用。ZrO2—Y2O3固溶体与其它ZrO2固溶 体相比最主要优点是在1100～1400℃长时间加热不发生分 解，但这类氧化物稀缺，价格昂贵，只能局限于某些特殊 要 求 的 地 方 使 用 。 多 种 复 合 稳 定 剂 ， 如 ZrO2—MgO 和 ZrO2—CaO固溶体中加入1～2％Y2O3即可显著提高其热震 稳定性。加入3～5％Y2O3可以使固溶体完全不分解，而且 有很高的机械强度和较低的热膨胀系数。
27
锆英石是ZrO2—SiO2二 元系中唯一的化合物(图71)。它在1676℃分解并在 1687℃ 异 成 分 熔 化 ， 纯 ZrSiO4 耐 火 度 在 2000℃ 以 上，随杂质含量增加，耐 火度亦相应降低。
28
第二节 氧化锆制品
一、原料的制取和稳定
氧化锆在地壳中的含量约占0.026％，分布极为分散。在自 然界中主要有两种含锆矿石。
耐火材料简介
耐火材料一、基本概念耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
根据耐火度，有阻火级(1000～158 0℃)、普通级(1580～1770℃)、高级(1770～2000℃)、特级(2000℃以上)四个等级之分。
大部分耐火材料是以多种天然矿石粉料及粒料的混合物为原料生产的，某些耐火材料各种组分的结合要借助外加的结合剂(即大多数工业部门所称的黏结剂)。
结合剂的种类很多，高性能酚醛树脂就是一种性能优良、应用广泛的新型结合剂。
耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备的结构材料，也可用作高温容器和部件的材料。
所以在冶金、硅酸盐、化工、石油、动力、机械制造等工业部门都离不开耐火材料，其中冶金工业消耗耐火材料的比例最高，约占总消耗量的60%～70%，每吨产品消耗耐火材料量约18～25kg。
钢铁工业是冶金工业的主要部门，所以也就自然是耐火材料应用的主要领域。
在钢铁工业的各个工序的设备中都离不开耐火材料，从炼铁的高炉、炼钢的转炉到转运钢水的钢包、中间包等整体设备的内衬砖到各局部结构，如钢包、中间包的出口滑板、各种水口等都离不开耐火材料。
耐火材料的分类方法有许多，按化学矿物组成和按外观的分类概况分别参见表9-1及表9-2。
这些分类应遵从ISO1109。
表9-1 耐火材料的化学矿物组成分类不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状与结合剂共同混合组成的一类混合料，它无规定的外形和状态，通常根据使用需要而分别制成浆状、泥膏状或松散状，故称作散状耐火材料，其不经成型和烧成而直接使用，主要用于构筑成无接缝的整体构筑物、耐火砖成设备内衬的填缝及修补、高温炉出口堵塞用的泥料(炮泥)等。
不定形耐火材料多根据施工工艺类别而分类，由于施工工艺的差异，他们在组成、物料特性(状态、流动性、可塑性等)、应用领域等方面有所不同。
表9-4列出不定形耐火材料按施工工艺特点的分类及主要特征。
表9-4 不定形耐火材料的类别及主要特征。
耐火材料常用各种矿物原料的名称、化学含量
SiO236.6％1598分解3.Fra bibliotek5镁方柱石
2CaO·MgO·2SiO2
CaO 41%
MgO 15％
SiO244％
1451
透辉石diopside
CaO·MgO·2SiO2
CaO 25.93%
MgO 18.51％
SiO255.56％
1391
3.27-3.38
透闪石tremolite
Al2O328.30％
SiO266.70％
H2O5.00％
500-900失去结构水，1200转变为莫来石和石英
2.66-2.90
蒙脱石(n>2)montmorillonite
（膨润土bentonite）
Al2O3·4SiO2·nH2O
Al2O328.30％
SiO266.70％
H2O5.00％
100-300失去层间水，550-700和800-900失去结构水
4.00-4.35
橄榄石olivine
MgO·FeO·SiO2
MgO 23.4％
FeO 41.7％
SiO234.9％
1890
钙镁橄榄石monticellite
CaO·MgO·SiO2
CaO 35.9%
MgO 25.6％
SiO238.4％
1490分解
3.20
镁蔷薇辉石
3CaO·MgO·2SiO2
CaO 51.2%
2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
CaO 13.8%
MgO 24.6％
SiO258.8％
H2O2.8％
1050失去结构水
3.00
斜顽辉石clino-enstatite
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
5.良好的抗蚀性。 耐火材料在使用过程中，常常受到液态熔液、 炉尘、气态介质或固态物质的化学作用，使制 品被侵蚀损坏。因此，耐火材料必须具有强的 抵抗这种蚀损的性能。此外，要求耐火材料具 有一定的耐磨性，在某些特殊条件下有一定的 透气性、导热性、导电性和硬火材料(原料或制品)的化学组成
耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为: 普通耐火材料（1580～1770℃） 高级耐火材料（1770～2000℃） 特级耐火材料（2000℃以上）
按化学特性分为:
酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料
酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有 硅砖和粘土砖。 硅砖是含氧化硅93％以上的硅质制品，使用的 原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力 强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩， 甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热振 性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢 炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料， 含有30％～46％的氧化铝，属弱酸性耐火材料， 抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。
碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的 是镁砖。含氧化镁80％～85％以上的镁砖，对碱性渣和铁 渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于 平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温 设备上。 在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料，如氧化 铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等，难熔化合物材 料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高 温复合材料，主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强 陶瓷等。
耐火材料(原料或制品)的化学组成，一般用化学分析的 方法进行测定。耐火材料通常测定Al203，Si02，Fe203， CaO，MgO，Ti02，ZrO2，Na20，K20等氧化物。
耐火材料组成结构与性质
整理课件
3
耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，在使用过程中除 承受高温作用外，还不同程度地受到机械应力、热应力作用， 高温气体、熔体以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损。
耐火材料的质量取决于其性质，为了保证热工设备的正常运 行，所选用的耐火材料必须具备能够满足和适应各种使用环境 和操作条件的性质。
2021/1/28
制品
鳞石英、方石英 硅砖、石英玻璃
莫来石、方石英、 半硅砖、粘土砖、高铝砖、
刚玉
莫来石—刚玉砖
3 刚玉质制 Al2O3（＞90%） 刚玉 品
刚玉—莫来石砖
4 镁质制品 MgO、CaO、 方镁石、方钙石、 镁砖、白云石砖、镁橄榄
Al2O3、Cr2O3、 镁铝（铬）尖晶 石砖、镁铝（铬、钙）砖、
SiO2、C
2021/1/28
整理课件
6
1.1 耐火材料的定义及其性能要求
（二） 对耐火材料的性能要求及其表征指标
（4）良好的热震稳定性——耐火材料抵抗温度急剧变化而不发生 开裂、剥落的能力。表征指标：材料的热膨胀系数和抗热震性指标
（5）良好的抗渣性——耐火材料在使用过程中抵抗各种侵蚀性物 质的化学作用而不被蚀损的能力。表征指标：抗渣性评价
整理课件
4
第一章 绪论
一、耐火材料的定义及其性能要求 （一） 定义
1、传统的定义：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料。 2、ISO的定义：耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品。
2021/1/28
整理课件
5
第一章 绪 论
1.1 耐火材料的定义及其性能要求
（二） 对耐火材料的性能要求及其表征指标
• 1）计划经济时代－中国耐火材料由33家重点企业扶持； • 2）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行
耐火材料生产配方大全
耐火材料生产配方大全
耐火材料是一种能够经受高温和极端环境条件的材料，广泛应用于冶金、玻璃、水泥、化工等行业。
耐火材料的生产配方是生产过程中最重要的部分之一，不同的成分和配比会影响耐火材料的性能和质量。
在下面，我们将介绍一些常见的耐火材料生产配方。
1. 硅酸盐耐火材料配方：
- 三氧化二铝（Al2O3）：80%
- 硅酸镁（MgO）：10%
- 二氧化硅（SiO2）：6%
- 碳化硅（SiC）：4%
2. 高铝耐火材料配方：
- 三氧化二铝（Al2O3）：85%
- 二氧化硅（SiO2）：13%
- 氧化钇(Y2O3)：2%
3. 硅碳耐火材料配方：
- 碳化硅（SiC）：60%
- 二氧化硅（SiO2）：30%
- 氧化钇(Y2O3)：10%
4. 氧化铝耐火材料配方：
- 三氧化二铝（Al2O3）：95%
- 二氧化硅（SiO2）：5%
这些耐火材料的不同配方可根据具体需求进行调整。
例如，对于需要更高的耐火性能和温度稳定性的应用，可以增加三氧化二铝和碳化硅的比例。
而对于一些低温应用，可以增加氧化钇的比例来提高热震性能。
在生产耐火材料时，配方的选择和精确的配比非常重要。
一般情况下，根据材料的物理和化学性质，配方中的成分应具有高的耐火性能、化学稳定性和热稳定性。
此外，还需要选择适当的粒度和加工方法来确保材料的均匀性和稳定性。
总的来说，耐火材料的生产配方是确保材料质量和性能的关键因素。
通过合理地选择和调整配方，可以生产出满足不同应用需求的耐火材料。
这些配方为耐火材料行业的发展和应用提供了坚实的基础。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
详细介绍下耐火材料的化学组成
耐火材料的化学组成中我们经常听到分散体系，结构水，结晶水，自由水，胶体等名词，下面我们来介绍下耐火材料的化学组成，并解释一下什么叫分散体系? 分散体系包括分散介质和分散相的两相体系。
其中，分散物质称为分散相，包围在分散相颗粒周围的而且是单一的物质称为分散介质。
由于物质分散程度不同，分散体系可以分为胶体分散体系(颗粒为100～1nm)和粗分散体系(颗粒大于100nm)。
当分散物质的颗粒小于1nm时，分散体系已处于分子或离子的分散状态，这样的分散体系是完全单一的，属于真溶液类。
胶体体系中物质的微粒很小，它有特别发达的比表面和很大的比表面能量储量。
这个特点决定了胶体体系具有某些极为重要的性质，如高度的吸附能力以及聚结不稳定性，即在外界条件的影响下，它的颗粒能合并，以至发生聚沉现象。
在耐火材料生产中，常见的粗分散体系是由固体分散相和液体分散介质组成的体系，称悬浮体。
如泥浆，是由几种分散固体所组成的混合物，这种混合物中每一组分是完全独立的，并保持它原有的性质，而且都可以用某种机械方法将它们分开。
此外耐火材料生产体系中常见的粗分散体系还有：由液体和气体组成的泡沫，由固体和气体组成的可塑软泥由固体、熔体和气体组成的受热制品。
什么叫结构水? 矿物中的结构水一般是指呈H+、OH-或H3O+的离子状态(较常见的是0H-离子)加入矿物晶格构造的。
这些离子在矿物晶格中占有一定的位置，其含量一定，结合牢固。
只有在600- 1000℃的条件下，晶格的结构被破坏后，才能逸出。
如高岭石失水温度为580℃，滑石为950℃，蛇纹石为670℃，氢氧镁石为410 ℃. 什么叫结晶水? 水以中性分子(H2O)的形式参加矿物的结晶构造，并占有固定的位置，水分子的数量与矿物中其他成分成简单整数比的水叫结晶水。
结晶水在矿物晶格中结合牢固程度远比结构水差。
一般当受热达到200～500℃时，会失水。
个别矿物的失水温度高达600℃。
伴随着结晶水的脱失，原矿物的晶体结构要发生破坏或被改造，从而重建新的晶格成为另一种矿物，并引起矿物物理性质的变化。
什么叫自由水? 自由水是指不参与矿物的晶格组成，而是以机械吸附的形式存在于矿物中的水，因而含量不定。
按自由水在矿物中的存在形式可以分为：由于表面能作用而吸附在矿物表面和缝隙中的普通水，也叫吸附水。
它视其存在状态又可分为薄膜水、毛细管水、胶体水。
吸附水的含量随温度的不同而变化。
在常压下，当加热到100～110℃时，可全部从矿物中逸出，但胶体水逸出的温度较高，约100 ～250℃。
此外还有以中性分子形式存在于某些具有层状结构的硅酸盐矿物中的层间水，存在于沸石族矿物晶格中的沸石水。
它
们的性质相似，介于结晶水与吸附水之间。
什么叫胶体? 它对耐火矿物原料有什么影响? 胶体是一种物质的微细质点(1～100nm)分散在另一种物质中所形成的不均匀分散体系，是矿物存在的形式之一。
被分散的质点称为分散质或分散相，分散质所在的另一种物质称为分散剂或分散媒。
分散质可以是固体、液体或气体，在矿物中主要是固体；分散剂可以是固体、液体或气体。
在分散体系中当分散剂远多于分散质时，这种物质称为胶凝体。
胶凝体凝结之后即成为含有少量水的矿物。
随着时间的推移，胶体将逐渐失去水分而由非结晶体变为结晶体。
一水铝石和三水铝石都是这样形成的。
自然界产出的胶体及变胶体矿物在形态上常呈鳞状，结核状，皮売状或同心层状，在水胶溶体及水胶凝体的形成过程中，分散质常常选择性地吸附介质中各种元素的异号离子，致使胶体矿物的化学组成变得复杂。