镁铁铝尖晶石砖的应用进展

Ｆ Ｏ在 ７ ０Ｃ以上 的温度 下稳 定 。以实现 固 相反应 的 ｅ １￣
欧洲在 １ ９ ９ ３年 即 出 台了 ２ ｐ 限制 ： 代镁 铬砖 、 ｐｍ 替 实 现 水 泥生 产 流程 的无 铬化 ．这 是 我 国水 泥 行业 的要
求． 也是 发 展 的必 然 趋 势 ， 时也 是符 合 我们 国家 的 同 环保 、 能 、 节 降耗 的政 策 的 。
除 ， 定 镁 铁 铝 砖 的残 厚 为 １０ ｍ～ ６ ｍ 镁 铁 铝 测 ４ ｍ １０ ｍ．
条件下 的导 热系数仅 为 ３ ６ Ｗ／ｍ・ ， 比 国外 同类 ． ３ （ Ｋ）相 ４ 产品 ４ ８ Ｗ／ｍ・ 的导 热系数降低 幅度 很大 。 ． ３ （ Ｋ） ５
２０ ０ ９年 １ ０月 ． 我们 将 新研 制 的镁 铁 铝尖 晶石砖 试 验于 鲁 中水 泥公 司 的 ５Ｏ ０ ０ ｔ ／ ｄ生 产线 ， 耐火 材 料配 置 方案 见表 ２ 使用跟 踪情 况见 表 ３ 。
．
０ ０ ｍ ０８ ～ ． １ ｍ １． １． ～７ ７ ￣ ２ ２ －２ －． ． １ ｍ Ｉ ． ～ ８ Ｉ ８ ２ｍ ２ｍ ４ｍ ４ｍ ７ｍ ８ ｍ ８ ８ １ ｍ １ ｍ
回转 窑筒体 温度局 部过热 。
度很 大 ．尤 其 在各 水 泥企 业 操作 条 件相 差 较 大 的我
国更是 如 此 。 镁铝 尖 晶石砖 导 热率 高 ， 中 的尖 晶石 砖
在温 度 波动 大 、 氛变 化 频 繁 、 作 不 正 常 的使 气 操 用条 件下 ．铁 变价 所带 来 的破 坏作 用就 愈发 明显 ， 越 容易 导致筒体 局部 过热 而影 响生 产 。因此 ， 为保证 耐 火材 料体积 稳定 和 良好 的使用 性 能 ． 引入 到砖 中的铁 保持 二价态是 非 常必要 的 。 在铁 氧化 物及 铁 的复合 氧 化物 中 ． 能够 作 为 Ｆ ２ ｅ ＋ 的载体 引 人 到砖 中的也 就 是 亚 铁铝 尖 晶 石 （ ｒ Ｈｅ． ｃｎｔ） ｖ ｉ 。亚 铁 铝尖 晶石在 自然 界是 很少 存在 的 ， ｅ 只能 以 Ｆ Ｏ Ａ２ ３Ｆ Ｏ・ １ ｅ ＋ １ ＝ ｅ Ａ ２ 的方式 进行 人工合 成 。 ０ ０ 作 为 Ｈｅｃｎｔ ｒｙ ｉ ｅ的合 成 原 料 ， ｅ 在 空气 下 不 稳 ＦＯ
材料 无 铬化 的新 方 向 。
我 国 自上个 世 纪 ９ Ｏ年初 也 已开 始 无 铬化 研 究 ，
但 由于在类 似氧 化钙 的防水 化 、 铁铝 尖 晶石 的合成 亚
等核 心 技 术上 未能 取 得有 效 突 破 ， 目前 为 止 ， 国 到 我 仍在 大量应 用镁 铬砖 。
目前 ，我 国水 泥 中的六价 铬 高达 十几个 ｐ ｍ， ｐ 而
的 徉 铝 晶 石 祷 ． ． 粜 ＋ １年
’… ’ … ’ … ’ 、 ， ０ 一 ’
时 间
２０ １ ．８ ｏ ０１ ９
．
镁铁铝尖晶石砖 直接结合镁铬砖
点火
原因
２０． ． ｏ １２ ９０６
２０ ．１３ ０９１ － Ｏ
２ １ ．６ ６ ０ ０Ｏ ． Ｏ
定 ： 即使 在碳 一 而 氧平衡 体 系下 ，ｅ Ｆ Ｏ的存 在条件 也仅
为 ６ ０ ７ ０Ｃ． Ｃ ８ ６ ％， 图 １ ８ ％～ １ ￣ 约 Ｏ ３ ％～ ０ 见 。该 气 氛不 但 很难 控制 ， 且 Ｆ Ｏ与 Ａ ２， 该温 度下 反应 的动 而 ｅ ｌ 在 ０
力 学条 件 也不 具 备 ， 无法 合 成 出 Ｈ ｒ ｎｔ ； ｅｃ ｉ 如何 确保 ｙ ｅ
３山东 圣川 陶瓷材料 有 限公 司 ．山东 淄博 ２ ５ ３ ） ． ５ １８
１ 烧 成 带 耐 火 材料 的 无铬 化
对 占世界 水泥 总量 ５ ％￣ Ｐ ｏ 国水 泥工 业来说 ． 降 低 污染 排放强 度尤 为重要 ． 尤其 是 水泥 中 的剧 毒六 价 铬 。 泥 中的六价 铬主要 来源 于 回转 窑烧成 带 的镁铬 水
。
Ｆ
ｅ０ ， ２３ ％
２ Ｌ， ６月 ６ 口 Ｕｌ 牛 蔷 修 Ｈ 友 ．烷 戚 带 倒 飙 谈 日
Ｃ０ ％ ｒ３ ２／
８～ ． ． １０ Ｏ ０
铁铝 尖 晶石砖 部位 的窑皮 附着 均匀 、 固 ， 牢 未发现 不安
体积密 （ｃ］ 度／ ｍ） 常温耐压强度 （ Ｐ１ ／ ａ Ｍ
的 Ｆ ３ 为 Ｆ ｚ 而温度 降 至常温 时 ，ｅ＋ ｅ变 ＋ ｅ＋ ， Ｆ２ 又变 回 Ｆ ３。 ｅ ＋
现了烧成 带耐 火材料 的无 铬化
国外 的无 铬 化耐 火 材料 主 要 为 白云 石砖 、镁 铝 尖 晶石 砖 及镁 锆 砖 等 ．但 这 些 产 品在 总体 性能 方 面
都不 及 镁 铬 砖 ， 白云 石 砖 含 游 离 氧 化 钙 ， 生 产 、 如 在
储 存 、 输 过程 中极 易水 化 ， 该 砖 对 Ｃ Ｓ 氛 运 且 Ｏ 、Ｏ 气 敏 感 ． 震稳 定性 又不 足 ． 以 大面 积推 广 使用 的难 热 所
铁 的变价过 程伴 随着较 大 的体 积 效应 。因此 ， 镁铬 砖
在温 度 波动 较 大 时常伴 随着 剥 落 、 断砖 等 损毁 ， 致 导
未变
未 变
未 变 残厚 １ ０ ～１ ０ ｍ ４ ｍｍ ６ ｍ
更换新砖
更 换 新 砖
更 换 前 ｌ ｍ新 砖 Ｏ
剥落、 断砖
剥 落 、 砖 断
断 砖 正 常 大 修
世 界 卜仍 蚨 袖 Ｒ１Ｔ公 ４
… … ’’ ’ 一 ’ … … 。
司的镁铁 铝尖 晶石砖 所垄 断
质耐火 材料
２ 镁 铁 铝 尖 晶 石 砖 的 研 制
通 过对 窑皮 材 料 的 研 究 发 现 。 Ｆ 、 ｌ 素 共 在 ｅＡ 元
存 条件 下 ， 利 于形 成性 能 稳 定 的 ＣＡ 有 ４Ｆ窑 皮 组 分 ．
也 就说 ， 元 素 的存 在 有 利 于 强化 耐火 材 料 的挂 窑 铁
３３ ．１ ６
５３ ．４ ３
日， 铁铝尖 晶石砖 已经稳 定运 行 了 １ 镁 ３个 月 ． 于 当 并 １测 定砌筑镁铁铝尖 晶石砖 的简 体部位温度为 ２ ０Ｃ ３ ５ ￣
２１ ０ ０年 １ ２月 ３ 因设 备 问 题 ， 窑大 修 、 ０１ ３ 停 拆
，
注： 导热系数是在同等 条件下进行的 对比 测试。 由表 １ 以看 出 ． 可 新研 制 的镁铁 铝尖晶石砖 ３ ０ ５ ％
皮性。
为 替代镁 铬砖 ．欧 洲在上 个世 纪 ９ ０年初 即已实
铁为多 价态元 素 ． 在环境 条件 发生 改变 时容易 产 生变 价反应 ； 标 准状况 下 铁 的稳定 价 态为 Ｆ ３ Ｆ ２ 在 ｅ＋ ｅ ， ＋ 不 稳定 。 回转窑 的工作 状态下 ， 在 氧分 压下 降 ， 材料 中
导 热 系数 ． Ａ
Ｗ ／ Ｋ ｉ ｎ・
≥． ２ ９ ≥Ｏ ５
３４ ３ ．６
３３ ３ ．Ｏ
≥． ２ ９ ≥０ ６
４５ ３ ．８
４２ ３ ．０
≥． ３ Ｏ ≥０ ５
３４ ９ ． ８
３．８ ２ ３
全 因素 ：而砌 筑直接结 合镁铬砖 的部位 有窑皮脱 落现 象 镁铬砖剩余仅为 １ ０ ０ ｍｍ。 停窑前 的窑体 温度 检测显
６， 中 国 永 混 ０１ ． ／ １８
进 行 ． 就是 制 约 国 内外研 究 人 员 的最 大 障碍 ， 是 这 也
诸 多科研 人员 一致未 能取 得突破 的原 因 。 而 Ｒ Ｉ 司 利 用 氧 化 亚 铁 与 单 质 铁 的平 衡 共 Ｈ 公
热率 系数 是非 常关 键 的 。 铁铝尖 晶石砖 中含有 铁和 镁
ｊ
１
Ｉ
浇注料 硅莫砖 镁铁铝砖 Ｉ 镁铬砖 硅莫 高铝砖 砖
能 取得反 应烧 结合成 理论 上 的突 破 ． 括 国外 公 司在 包
内都 未 能实 现 Ｈｅｃｎｔ ｒｙ ｉ ｅ的工 业 化反 应 烧 结 合 成 ， 也 未 能制 造 出以反 应 烧 结合 成 的 亚铁 铝 尖 晶 石为 ， 原料
２０ ０ ９年 ｌ Ｏ月 ２ 日和 ３ ｔ 次更 换镁 铬 砖 ． ６ ０ Ｅ两 是 由于 回转 窑操作 不 正常导 致镁 铬砖 大 面积 断砖
．
最严
重 的镁 铬砖 仅剩 余 ５ ０
ｍ ｍ
厚度 １ ０月 ３ ０日的停窑 时
料 。研制 的镁铁 铝尖 晶石材 料 的性 能指标 如表 １ 。
尽管 镁铬 砖剥 落 、 砖损 毁 ， 断 但是 镁铁 铝 尖 晶石 砖 上 的窑皮 黏结 却非 常完 好 并 未 表现 出受 到类 似 于
组分 在过 热 条件 下 易 造成 窑 皮烧 流 和尖 晶石物 相 的 化学 蚀损 ． 挂窑 皮 性很 差 ： 用 时具 有 易致 使 窑体 外 使 表面 温度 高 、 热量 损 失大 而 损害 窑体 等 缺点 。 镁锆 砖 虽有较 好 的抗侵 蚀 性 和抗 剥 落性 ， 导 热 率高 、 价 但 性 比低 镁 铁 铝 尖 晶石 砖 是 上世 纪 ９ ０年 代 末 由 Ｒ Ｉ Ｈ （ 镁 ） 司 推 出 的新 材 料 ， 奥 公 也被 认 为是 烧 成 带 耐 火
Ｒ Ｆ Ｅ ＲＡＣＴ ＯＲＹ 耐火材 料
镶铗铝尖
砖的应餍遴晨
陈俊 红 ，封 立 杰 ，封 吉圣 ， 加 林 ，朱 波 孙
（ ． 京科技 大学 材料科 学 与工程学 院 ， １ 北 北京 １ ０ ８ ； ． ０ ０ ３ ２淄博市 鲁 中耐 火材 料有 限公 司 ，山东 淄博 ２ ５ ３ ； ５ １８
２１ １ －０ ０ ２３ ０
．
为 合成 出高 纯度 的亚铁 铝 尖 晶 石 ．避 开 国外 专 利 ， 须 首先进 行理 论研究 。 过多 年 的探索 ， 必 经 我们不 但建 立 了反 应烧 结合 成亚 铁铝 尖 晶石 的工 艺理论 ． 而