第4章 碱性耐火材料-1镁质和镁铬质
碱性耐火材料理论基础
1410
1380
→→尖晶石质耐火材料以MK为优，次要矿物：M2S、C2S， 尽量减少CMS和C3MS2。
第五章 碱性耐火材料
◆ C2S（2130℃）和MA（2135℃） 为高耐火物相，但其共熔点为 1418℃。
◆ MK熔点2400℃，故C2S-MK共 熔点＞C2S-MA
MA-MK-C2S系
◆ 随着尖晶石中Cr2O3/Al2O3↑， 尖晶石相在硅酸盐熔液中溶解度 ↓，液相量↓
2800 2400 2130
1890 2130
第五章 碱性耐火材料
（1） MgO-FeO系
MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
第五章 碱性耐火材料 （2）MgO-Fe2O3系
MgO吸收大量Fe2O3后耐火度仍很 高，抗含铁
第五章 碱性耐火材料
（3）MgO-R2O3系
第五章 碱性耐火材料
1650℃条件下，形成的 液相量： L1＞L2＞L3
1650℃条件下，尖晶 石在液相中的溶解度： L1，＞L2，＞L3，
MA-MK-C2S系1650℃部分等温截面示意图
第五章 碱性耐火材料
尖晶石在硅酸盐液相的溶解度顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
第五章 碱性耐火材料
→→固化温度变化规律与尖晶石-硅酸盐系统固化温度基本一致。
第五章 碱性耐火材料
（6） MgO-CaO-SiO2系
CaO-MgO-SiO2系固面图
第五章 碱性耐火材料
镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系
C/S 分子比 C/S 质量比 相组合 0 0 MgO M2 S 0-1.0 0-0.93 MgO M2 S CMS 1502 1.0 0.93 MgO CMS 1-1.5 0.93-1.4 MgO CMS C3MS2 1490 1.5 1.4 MgO C3MS2 1.5-2.0 1.4-1.87 MgO C3MS2 C2S 1575 2.0 1.87 MgO C2S
镁质原料综述
镁质原料综述1、概述镁质类原料有镁砂、白云石、镁橄榄石和蛇纹石等，均属碱性，故又称碱性耐火原料。
镁砂分为烧结镁砂和电熔镁砂两大类，又分为普通镁砂和优质镁砂；根据原料不同，分为镁石镁砂、海水镁砂和盐湖镁砂。
我国的菱镁石储量占世界的90％，而辽宁海城――大石桥一带的储量占我国储量的96％，我国镁砂主要产在辽宁。
而海城――大石桥一带分华子峪和青花峪两个矿系，华子峪矿系的特点是硅高钙低，烧成的产品多是发黄。
而青花峪矿系的特点是高钙低硅，产品多是发黑。
）煅烧来生产，或从海水或卤水中提取镁砂由精选后的菱镁石矿物（MgCO3合成。
天然存在的菱镁石常常伴有白云石、滑石、氯化物、蛇纹石、云母、黄铁矿和磁铁矿。
从海水和卤水中合成镁砂最重要的过程是在镁盐溶液中添加强碱物质（烧结石灰石和烧结白云石）从而析出氢氧化镁沉淀。
析出的氢氧化镁沉淀再经水洗、浓缩、过滤和烧结生产出镁砂。
在另外一种实用的方法中，将浓缩后的）喷进热反应容器中，在这里热气体将它转化成氧化镁和盐酸。
氯化镁（MgCl2水洗氧化镁形成氢氧化镁泥浆，经过滤和烧结再生产出镁砂。
烧结镁砂按煅烧程度分为轻烧镁砂和重烧镁砂。
在耐火材料应用领域中，主要使用重烧镁砂。
天然重烧镁砂通常含有较高的二氧化硅和三氧化二铁，但氧化钙含量对重烧镁砂的使用性能影响非常大，氧化钙含量高在使用过程中和水反应，产生体积膨胀，对不烧制品的影响大，而合成镁砂可通过化学反应控制二氧化硅和氧化钙的含量，并可获得较高致密度。
2、重烧镁砂国标对烧结镁砂的规定：定义：欠烧品：烧结程度不够，颗粒疏松，结晶不明显。
如白块、软硬黄灰以及白色面子。
杂质：非镁石煅烧形成的产物。
如黑块、熔瘤以及残存焦粒。
颗粒组成为0－30mm，其中小于1mm者不大于5％；颗粒组成为0－90mm，其中小于1mm者不大于8％；颗粒组成为0－120mm，其中大于120mm者不大于10％；小于1mm者不大于15％。
烧结镁砂的外观质量MS93、MS90、MS87和MS84牌号的烧结镁砂，粒度大于30mm者，含欠烧品、熔瘤和黑块的表面积分别不得超过该镁砂块表面积的1/3、1/3和1/4；镁砂粒度为5－30mm者，含欠烧品、熔瘤和黑块的表面积均不得超过该镁砂块表面积的1/2。
镁铬砖和镁铝砖
镁铬砖和镁铝砖都是耐火材料，它们在成分、主要矿物组分、性能和使用环境等方面存在一些差异。
1. 成分：镁铬砖主要由氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr2O3)组成，而镁铝砖主要由镁砂和工业氧化铅或矾土组成。
2. 主要矿物组分：镁铬砖的主要矿物组分是方镁石和尖晶石，而镁铝砖的主要矿物组分可能是氧化镁和氧化铝，但具体的矿物组分可能因制造工艺和原料的不同而有所不同。
3. 性能：镁铬砖具有高耐火度、高温强度大、抗碱性渣侵蚀性强、热稳定性优良以及对酸性渣有一定的适应性。
镁铝砖则具有更高的耐火度，优良的耐急冷急热性能，并能耐碱性炉渣的侵蚀。
4. 使用环境：镁铬砖适用于砌筑炼钢碱性平炉和电炉的炉顶等，而镁铝砖通常用于更高级别的耐火材料应用中，例如高炉、转炉等。
总的来说，镁铬砖和镁铝砖都是重要的耐火材料，但它们在成分、性能和使用环境上有所差异，需要根据具体的应用场景选择合适的耐火材料。
水泥窑用碱性耐火材料的要求及使用
水泥窑用碱性耐火材料的要求及使用--------------------------------------------------------------------------------作者：网摘20世纪70年代中期，我国水泥窑用耐火材料主要是铝硅质耐火材料，如高铝砖、黏土砖及水泥砖等。
镁铬砖仅在少数水泥窑上使用，而且这种镁铬砖是适用于冶金平炉上，其性能和规格尺寸对水泥窑均不适宜。
20世纪70年代后期，我国出现了新型干法水泥窑，对窑衬材料提出了更高的要求。
为了适应水泥工业的变化与发展，经过数十年的科研、设计及开发应用，使我国水泥窑用耐火材料水平有了显著的变化和提高。
在品种和性能上均达到了国际先进水平，但不足之处是耐火砖外观尺寸及质量稳定性还有一定的差距。
当前，水泥行业主要的耐火材料是碱性耐火材料、不定形耐火材料和隔热耐火材料。
因篇幅有限，本文仅就碱性耐火材料的要求及使用情况加以阐述。
1.新型干法水泥窑用耐火材料大型SP窑和PC窑的窑筒内，直接结合镁铬砖用于烧成带，尖晶石砖或易挂窑皮且热震稳定性能较好的镁铬砖用于过渡带，高铝砖用于分解带，隔热型耐碱黏土砖或普通型黏土砖用于窑筒后部，耐火浇注料或适用的耐火砖用于前后窑口；在预热系统内，普通型耐碱黏土砖及耐碱浇注料用于拱顶，高强型耐碱黏土砖用于3次风管，并配用大量的耐火浇注料、系列隔热砖和系列硅酸钙板。
在窑门罩和冷却机系统内，除选用上述材料外，还配用碳化硅砖和碳化硅复合砖，系列隔热砖、系列耐火浇注料、系列硅酸钙板和耐火纤维材料等七大类30余种耐火材料。
在日产2000吨水泥窑上，耐火砖建设用量达1600吨以上，正常生产时年消耗用量达400吨以上。
2.预分解窑对耐火材料的要求统水泥回转窑的转速慢，预分解窑的转速是传统水泥窑的3～4倍，高温高转速和大直径，使预分传解窑窑体、窑衬所承受的热应力要比传统水泥窑大很多。
经预热器、增湿塔、电收尘的多次搜集，预分解窑中的K2O、SO2、KCl等组分挥发后难于溢出窑系统以外。
镁砖
镁砖镁砖是经高温烧制而成，是碱性耐火材料中最主要的制品，有耐火度高，对铁的氧化物、碱性炉渣及高钙熔剂具有良好的抗蚀性等特点，在冶金窑炉中应用广泛。
镁砖的分类以氧化镁为主要成分和以方镁石为主晶相的耐火材料统称为镁质耐火材料。
目前，镁质耐火材料的主要品种有以下几种。
（1）普通镁砖以烧结镁石为原料，经烧结而成，含MgO91%左右，质硅酸盐直接结合的镁质耐火制品，生产与使用广泛。
（2）直接结合镁砖以高纯烧结镁砂为原料，经烧结而成。
含MgO95%以上，是方镁石晶粒间直接结合的镁质耐火制品。
（3）镁硅砖以高硅的烧结镁石为原料，经烧制而成，含SiO25%~11%，CaO/SiO2摩尔比≦1，是镁橄榄石结合的镁质耐火制品。
（4）镁铬砖以烧结镁石为主要原料，加入适量铬矿，经烧结而成，含Cr2O38%~20%，是镁铬尖晶石结合的镁质耐火制品。
（5）镁橄榄石砖镁橄榄石耐火材料是以猪晶相的耐火材料。
多用橄榄岩和纯橄榄岩等作为主要原料制成。
其中经新恒星的制品称镁橄榄石砖。
（6）镁铝砖以烧结镁石为主要原料，并加入适量富含Al2O3的材料，经烧结而成，含Al2O35%~10%,是镁铝尖晶石结合的镁质耐火制品。
（7）镁钙砖以高钙的烧结镁石为原料，经烧制而成，含CaO6%~10%，CaO/Si2O摩尔比≧2，是硅酸二钙结合的镁质耐火制品。
镁质耐火材料的理论基础镁质制品主要由各种晶体集合而成，在普通镁制品中，主晶相方镁石晶粒被基质成分中的晶体和玻璃相分隔开，使方镁石晶粒间不能直接形成直接结合的网络组织，这样的结构特征，使得制品的性质和使用效果取决于基质成分的数量和特征。
从化学组成上看，除了主成分MgO外还有CaO、Fe2O3、Al2O3(Cr2O3)、SiO2等。
它们都是杂质成分，因此构成了五元系统。
这些氧化物本身，大都具有高的熔点和化学稳定性，但当它们共存时，就有可能形成新的化合物，且与新的化合物之间形成较低的共熔点，从而降低了耐火性和化学稳定性。
耐火材料第一章
（2）中性耐火材料
中性耐火材料按严格意义讲是指碳质耐火材料。但通 常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉 质、铬质耐火材料归入中性耐火材料（两性氧化物如 Al2O3、Cr2O3等）。
此类耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵 蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有 较好的抵抗能力。
很多材料以主、次晶相复合命名：刚玉、莫来石砖
莫来石、刚玉砖
基质:由夹杂成分、添加成分与主成份间，通过化学反应，共熔，
熔解等作用，填充于主晶相（次晶相）之间的不同成分的细微
结晶矿物和玻璃相统称为基质，也称为结合相。 基质的组成和形态对耐火制品的高温性质和抗侵蚀性能起着 决定性的影响。
基质高温易形成液相，若液相的形成温度低、粘度小、数量多， 材料高温性能越差。 基质对于主晶相而言是制品的相对薄弱之处。
G1 G0 W 100% G0
W-吸水率%， G1-材料吸满水时的质量g， G0-材料的干燥质量g。
测定意义：反映了材料中显气孔的多少；生产中多用于鉴定 原料煅烧的质量；同时可以预测耐火材料的抗渣性、透气性 能和热震稳定性等。 体积密度、气孔率、吸水率、真密度的测量方法：
W W湿 W干 W W干 100% B 湿 100% W干 W湿 W悬
矿化剂、稳定剂、促烧剂
结论： 1.最大限度发挥主成分的固有特性。
2.尽可能抑制杂质成分的恶劣影响。
3.充分利用添加成分有益机能。
矿化剂：促进材料某些物相形成和转化而加入的 外加剂。 稳定剂：抑制某些相的生成而加入的外加剂。 烧结剂：耐火材料在高温热处理时，为促进高温反应，
降低烧结温度所使用的外加剂，称为烧结剂。 总之，添加成分是耐火材料中的重要组分，添加剂技术应 用也越来越广泛，值得注意的是在充分有效地利用添加成 分有益功能的同时，也要注意添加成分也有一定的熔剂作 用。
碱性及尖晶石质耐火材料
➢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，耐
压强度高，但是烧结性差，抗渣性好；
颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂； 坯料制备:烘砂，结合剂(作用）及其制备，
成型
热处理和浸渍: ✓致密化；
✓砖的强度提高；
✓抗冲刷和渣蚀的能力提高；
✓抗剥落性提高； ✓抗水化性能提高；
第三节 MgO-CaO-C
镁碳砖是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
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。
➢ 开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO-
MgO·R2O3共熔温度下的最高熔解量有所不同。 三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列顺序递增 ：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。
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+
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·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。含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的 高温性能是最优秀的。
第四章 耐火原料讲诉
第四章耐火原料耐火材料是由各种不同种类的耐火原料在特定的工艺条件下加工生产而成。
耐火材料在使用过程中会受到各种外界条件的单独或复合作用，因此要有多种具有不同特性的耐火材料来满足特定的使用条件,其所用的耐火原料种类也是多种多样的。
耐火原料的种类繁多，分类方法也多种多样。
按原料的生成方式可分为天然原料和人工合成原料两大类，天然矿物原料是耐火原料的主体。
自然界中存在的各种矿物是由构成这些矿物的各种元素所组成。
现在已探明氧、硅、铝三种元素的总量约占地壳中顽强素总量的90%，氧化物、硅酸盐和铝硅酸盐矿物占明显优势，是蕴藏量十分巨大的天然耐火原料。
天然耐火原料的主要品种有：硅石、石英、硅藻土、蜡石、粘土、铝矾土、蓝晶石族矿物原料、菱镁矿、白云石、石灰石、镁橄榄石、蛇纹石、滑石、绿泥石、锆英石、珍珠岩、铬铁矿和石墨等。
天然原料通常含杂质较多，成分不稳定，性能波动较大，只有少数原料可直接使用，大部分都要经过提纯、分级甚至煅烧加工后才能满足耐火材料的生产要求。
能作耐火原料用的天然矿物原料的种类是有限的，对制作现代工业所特殊要求的高质量和高技术耐火材料，它们无法满足要求。
人工合成耐火原料在近几十年的发展十分迅速。
这些合成的耐火原料可以完全达到人们预先设计的化学矿物组成与组织结构，质量稳定，是现代高性能与高技术耐火材料的主要原料。
常用的人工合成耐火原料有：莫来石、镁铝尖晶石、锆莫来石、堇青石、钛酸铝、碳化硅等。
按耐火原料的化学组分，可分为氧化物原料与非氧化物原料。
随着现代科学技术的发展，某些有机化合物已成为高性能耐火原料的前驱体或辅助原料。
按化学特性，耐火原料又可分为酸性耐火原料，如硅石、粘土、锆英石等；中性耐火原料，如刚玉、铝矾土、莫来石、铬铁矿、石墨等；碱性耐火原料，如镁砂、白云石砂、镁钙砂等。
按照其在耐火材料生产工艺中的作用，耐火原料又可分为主要原料和辅助原料。
主要原料是构成耐火材料的主体。
辅助原料又分为结合剂和添加剂。