碱性耐火材料

耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地1白云石质耐火材料的制造主要用于冶炼不锈钢、帘线钢等。不锈钢有采用AOD－VOD－LF冶炼，帘线钢有采用LF－VD冶炼。三步法冶炼不锈钢工艺耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地2表不同牌号白云石质耐火材料的性能牌号特征MgOCaOFe2O3ZrO2C体密g/cm3耐压MPaDOMINAL40P沥青结合39580.72.52.9050DOMINAL40PC沥青结合加C39580.752.8835DOMINAL40H树脂结合39580.722.8670DOMINAL70P沥青结合68300.622.9850DOMINAL80P沥青结合78200.623.0250DOGRAFAL40P8沥青结合高C量39580.882.8122DOVALN一般品种39.5580.7-2.7950DOVALNG焦油浸渍39.5580.712.8750DOVALNI石蜡浸渍39.5580.7-2.8450DOVALD超致密39.5580.7-2.8380DOVALDG超致密焦油浸渍39.5580.712.9380DOVALDI超致密石蜡浸渍39.5580.7-2.9080DOVALNZ抗热震（加ZrO2）38.5560.73-2.8550DOVALNZI抗热震石蜡浸渍38.5560.73-2.9250DOMAG55镁钙5542.50.6-2.8745DOMAG55G镁钙浸渍焦油5542.50.612.9745DOMAG55I镁钙石蜡浸渍5542.50.6-2.9445不同牌号白云石质耐火材料的性能耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地31、烧成镁钙砖1）原料的理化性能主要在辽宁大石桥和山东镁矿。原料的理化性能料号化学组成（％）颗粒体密g/cm3备注CaOMgOFe2O3Al2O3SiO2IL东北1东北2山东1山东258.2522.4954.9221.7039.1073.6841.0373.310.720.731.250.990.260.530.320.560.531.581.752.540.880.600.710.413.213.253.223.29回转窑烧回转窑烧隧道窑烧隧道窑烧耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地4四种镁钙熟料的化学组成特征料号MgO+CaO（％）∑SiO2+Fe2O3+Al2O3（％）东北1东北2山东1山东298.4797.1396.6595.891.552.883.324.13——烧结良好——山东料的杂质含量较高耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地52）制品的生产——采用5～3、3～1、1mm镁钙熟料颗粒料——0.088mm的镁砂细粉——无水有机结合剂热混——摩擦压砖机成型——隧道窑烧成，烧成温度1600℃以上◆烧成后产品合格率约80％，主要废品是扭曲和裂纹。◆成品砖浸蜡后，一般在北方可保存9个月甚至更长时间。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地63）制品的性能及显微结构国产烧成镁钙砖一般CaO含量为20％左右，进口烧成镁钙砖多为高钙制品，大于50%。国产烧成镁钙砖的理化性能序号1＃2＃化学成分％SiO21.271.61Al2O30.910.53Fe2O30.810.89CaO19.7920.36MgO76.9775.42显气孔率（％）778888体积密度（g/cm3）3.01，3.07，3.033.00，3.04，3.00耐压强度（MPa）69.5，61.0，109.991.3，64.5，68.7荷重软化点（℃）17001700耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地7国外烧成白云石砖烧结白云石陶瓷烧结白云石，烧结镁砂陶瓷后处理B：浸沥青，W：浸石蜡，V：真空浸渍B：浸沥青，W：浸石蜡，V：真空浸渍主要用途不锈钢转炉、VOD、钢包和精炼包不锈钢转炉、VOD化学组成（％）MgO3862CaO5936SiO21.10.8Fe2O310.8物理性能体积密度（g/cm3）B/WV2.953.003.102.993.043.14显气孔率（％）V131131耐压强度（N/mm2）9065透气度（nPm）43荷重软化点T0.5（℃）14301570热膨胀1000℃（％）1.31.3导热率*（W/Mk）2.73.4耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地8国产烧成镁钙砖骨料的显微结构及元素的面分布(EPMA)MgOCaO耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地9进口烧成镁钙砖骨料的显微结构（CaO＞50％）CaOMgO耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地10国产进口烧成镁钙砖颗粒与基质的显微结构耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地112、不烧镁钙砖1）原料采用烧结镁钙砂和电熔镁砂作为主要原料化学成分，%SiO2Fe2O3CaOAl2O3MgO灼减烧结镁钙砂I0.993.2226.430.7267.270.30烧结镁钙砂Ⅱ1.51.055/410.50烧结镁钙砂的化学组成，%耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地122）砖的制备——烧结镁钙砂为颗粒料——电熔镁砂细粉为基质配料——无水酚醛树脂作为结合剂欧洲通常采用沥青作结合剂，包括热成型和冷成型二种方法。——摩擦压砖机成型——隧道干燥窑烘烤（200℃±）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地13镁钙试样MD1MD2MD3CaO含量水平，%102030显气孔率，%200℃×24hr8.558.157.75体积密度，g/cm3200℃×24hr2.992.962.98耐压强度，MPa200℃×24hr59.565.576.8镁钙砖的冷态物理性能耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地143）抗渣性实验温度1600℃，保温1小时。炉渣的化学组成，%化学成分%MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO2MnOCaF2Cr2O3C/SNo.16.9959.185.261.0126.660.23/0.602.2No.24.6338.8641.612.228.630.062.10/4.5No.1渣为AOD炉不锈钢渣（CaO-SiO2渣），No.2渣是球状合成渣（CaO-Al2O3渣）。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地15MD1(CaO10%)MD1(CaO10%)镁钙试样抗渣试验后的纵截面照片渣样：No.1渣样：No.2MD2(CaO20%)MD2(CaO20%)MD3(CaO30%)MD3(CaO30%)耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地16八、白云石的应用1、冶金工业◆耐火材料，炼镁工业2、化工行业◆生产碳酸镁、氧化镁、硫酸镁、氢氧化镁、白云石粉3、建材行业◆胶凝材料、玻璃原料、陶瓷原料4、其它行业◆农业、环保、饲料、涂料耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地17作业：白云石耐火材料有哪些优良特性？其存在的主要问题是什么？目前所采取的措施主要有哪些？您对这类材料有何设想？耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地18第五节镁橄榄石质耐火材料定义：M2SMgO35－50％，M/S=1.34，65－75％的M2S骨架，另外15％MF以包裹体的形式存在于M2S裂隙中。特性：◆荷软高（1650－1670℃）◆抗渣能力强，但对抗CaO的侵蚀能力差◆热稳定性差耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地19一、原料及性质1、橄榄岩定义：以橄榄石为主要矿物组成的无水硅酸镁。分子式：2(Mg·Fe)O·SiO2→→不需煅烧直接使用含FeO～10％时不能用来做耐火原料，因液相线急剧↓成因：地壳深处或来自地幔的熔融岩浆受某些地质构造作用的影响，侵入地壳中或上升到地表面凝结成岩浆型矿石。纯的为白色，Fe2＋→绿色、墨绿色，莫氏硬度6－7，d=3.2-3.4耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地202、蛇纹岩1）定义：以蛇纹石为主要矿物组成的硅酸镁。2）分子式：3MgO·2SiO2·2H2O3）成因：橄榄岩风化后3(Mg3FeSi2O8)+6H2O+1/2O2→3H4Mg2Si2O4+Fe3O4三种：叶、纤维、胶状。硬度：3－4，d=2.5-2.63、钝橄榄岩处于向蛇纹岩转变过程中的橄榄岩。比重2.8，硬度6.5。4、滑石以3MgO·4SiO2·H2O为主要矿物组成的岩石。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地21二、原料的加热物理化学变化1、橄榄岩在氧化性气氛下，其中FeO+O2→Fe2O3，颗粒膨胀破坏。＞1100℃，高铁玻璃形成，M2S进行强烈，结晶。2[(Mgn1,Fem1)2SiO4]+1/6O2→(Mgn2,Fem2)2·SiO4+(Mgn3,Fem3)·SiO3+1/3Fe3O4n1+m1=n2+m2=n3+m3n1＜n2,m1＞m22、蛇纹岩600－700℃开始脱水，3MgO·2SiO2·2H2O→2MgO·SiO2+MgO·SiO2+2H2O(斜顽火辉石)＞1300℃，M2S和MS开始结晶。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地223、滑石3MgO·4SiO2·H2O→3（MgO·SiO2）＋SiO2+H2O（1000℃）4、钝橄榄岩1500℃同M2S，1500℃后才开始烧结。三、镁橄榄石质制品的生产原理1、镁砂加入的作用保证原料中杂质CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3→CMS、M2S、MF、MA，M2S左右两侧下降很快，向MgO侧靠。→→多加12％左右MgO，细粉形式。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地232、烧成气氛氧化性气氛，有利于Fe2+→Fe3+SiO2＋MgO→2MgO·SiO2MgO·SiO2＋MgO→2MgO·SiO22Fe3O4＋3MgO＋1／2O2→3（MgO·Fe2O3）还原气氛，Fe3O4＋MgO→MgO·Fe2O3＋FeO→→选择氧化性气氛烧成耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地24四、镁橄榄石质制品的生产工艺要点与镁砖生产类似1、原料1）橄榄岩；2）钝橄榄岩（MgO较高）；3）蛇纹岩（FeO＜10％）2、预烧钝橄榄岩、蛇纹岩在1450－1500℃煅烧成熟料。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地253、粉料加工临界颗粒3－2mmMgO·SiO2＋MgO→2MgO·SiO2细粉多，有利于充分转化。4、配料加入镁砂（通过计算），以细粉（MgO／M2S＝7／3）形式，也可轻烧MgO粉。2－0.5mm0.5mm-0-0.088mm50%10-15%35-40%结合剂：纸浆废液（d=1.16~1.20），卤水，木糖浆或糖浆。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地265、成型＞3000KN压力机6、干燥低温大风量7、烧成杂质多，平装，1m高，氧化气氛，1550℃烧成。