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烧成镁白云石砖

作者:admin 发布日期: 2019-10-26 二维码分享

MgO-CaO系统的相平衡图参照图5-13.系统中无化合物组成,.低共熔点温度高达2370℃。高温下,MgO和CaO彼此部分互溶。在此系统中,任何MgO/CaO比的组成,都是耐火度很高的碱性材料。镁钙制品的碱性比镁质、镁铝质、镁硅质、镁铬质强,而且随着CaO/MgO比的增大而增强。镁钙制品有各种分类方法:按照CaO与MgO的分子比,大于1时,为石灰白云石砖;等于1时,为白云石砖;小于1 时,为镁白云石砖(镁钙砖)。按照是否含有游离CaO,可分为稳定性镁白云石砖和不稳定性镁白云石砖。按照主要生产工艺可分为烧成白云石砖(镁白云石砖)和不烧白云石砖,焦油结合白云石砖等。
沥青浸渍烧成镁白云石砖、焦油结合白云石砖曾在历史上作为炼钢转炉炉衬主材料广泛应用几十年。20世纪80年代后,转炉耐火材料虽被镁碳砖取代,但水泥窑砖无铬化的要求,钢的二次精炼的发展,使得MgO-CaO制品越来越受到关注和重视。在我国,生产使用.多的MgO-CaO制品为烧成镁白云石砖。

烧成镁白云石砖

以白云石砂、镁白云石砂、镁砂作为原料,以无水结合剂混练、高压成型、高温烧成是烧成镁白云石砖的基本工艺。
生产工艺要点
A原料
制造镁白云石砖的原料,应该有尽量高的化学纯度(CaO与MgO的含量高),尽量低的气孔率和高的致密度。镁白云石砖中,石灰饱和系数KH大于1,有游离CaO,Fe2O3和Al2O3是.有害的杂质,它不仅影响制品的抗渣性,而且严重影响制品的高温性能。因为此时所有的Fe2O3和Al2O3均与游离CaO生成低熔点物质:铁铝酸四钙(C4AF),熔点1415℃;铝酸三钙(C3A),熔点1545℃;铁酸三钙(C2F),熔点1435℃。
MgO-CaO制品中,SiO2的存在会内耗掉一部分CaO,对抗渣性不利,而且其与CaO形成硅酸二钙,当温度变化时,过量的硅酸二钙晶形转化产生体积膨胀,有可能导致制品开裂。因此SiO2也是MgO-CaO材料中的有害杂质。作为MgO-CaO制品的原料,杂质(SiO2、Fe2O3、Al2O3含量)越低越好,一般不超过3%,.好不超过2%。
原料的气孔率低,致密度高,有利于提高制品抵抗二次精炼钢渣和水泥熟料的侵蚀能力。煅烧白云石砂、镁白云石砂的热工设备以回转窑为多。可以采用矿石直接煅烧的一步煅烧法,也可采用矿石-轻烧-细磨-压球-煅烧的二步煅烧法。二步法煅烧时,能破坏母盐假相,使颗粒比表面积增大,有利于提高烧结性能,熟料的致密度较高。国内烧结白云石,镁白云石矿的颗粒体积密度在3.20~3.25g/cm3之间。为了提高制品的致密度,配料中加入电熔料也是有效办法之一。
在国外,也有采用海水镁砂的二步煅烧工艺生产镁白云石砂的,此时,MgO/CaO比可以方便调节,海水镁白云石砂的纯度和密度优先于天然产品,但成本高的多。
B MgO-CaO材料的配料组成
生产镁白云石砖,通常采用3种配料方法:一是按照设定的MgO/CaO比,先生产出镁白云石砂,再以此砂制砖,为一种原料制砖法,是.简单的配料工艺,与白云石砖的生产方法相似。镁白云石砂的生产,可以采用相应MgO/CaO比的镁化白云石作为原料,也可采用菱镁石(或高钙镁石)与白云石配料合成生产;二是采取白云石砂和镁砂配料生产方法;三是采取白云石砂与镁白云石砂配合生产方法。
通常,根据制品使用环境及性价比选定MgO/CaO比,并以此为配料基础。
陈肇友的研究表明:MgO-CaO系材料,当CaO含量为20%~40%时,在炉外精炼炉渣(低碱度渣)侵蚀时,制品中产生的液相量少,平均溶解速度小。日本某公司曾试验镁白云石砖(MgO约55%~80%)在钢的二次精炼时,其耐蚀性,耐压蠕变性和耐剥落性与MgO/CaO比的关系,发现随着MgO含量的升高前两项性能变优,后一项性能变差。另有资料表明:MgO-CaO系材料在水泥窑应用时的粘挂窑皮性能,白云石砖比镁白云石砖差;白云石砖的另一缺点是,比镁白云石砖更易再碳酸化。
就生产成本而言,由于我国菱镁石资源丰富,质地优良,镁石与白云石差价较小,CaO高的白云石制品由于水化问题,生产工艺成本较高。从性价比看,镁白云石烧成砖占优势,近年来发展很快,白云石烧成砖的开发进展缓慢。
C烧成镁白云石砖原料的混练
烧成镁白云石砖原料的混练需采用无水结合剂,如石蜡等。
制品在烧成时,石蜡燃烧放出烟气,如果升温和压力控制不当,会造成坯体开裂。镁白云石砖,一般不采用倒焰窑等间隔生产的炉窑生产。在隧道窑烧成时,应加快在预热带的供热速度。烧成镁白云石砖出窑后应进行真空热塑包装。为了防止制品水化,延长保质期,也可浸渍石蜡或沥青,以封闭表面的显气孔。镁白云石烧成砖用于炼钢转炉衬时,浸渍沥青,增加气孔中的残碳还有利于提高抗侵蚀性。但在AOD炉使用时,pco低于转炉,温度高,能获得的pmg值高,促进了MgO-C反应,浸渍沥青反而不利于抗渣性能。
特性及用途
烧成镁白云石砖的显微结构基本是所用原料显微结构的组合。高...白云石砂的显微结构为方钙石、方镁石部分比邻、相互抑制的十分均匀的致密型细晶结构。方镁石为略显突起的浅色晶体,尺寸在2~5μm,并被方钙石包围,方钙石的晶体尺寸与方镁石接近。随着MgO/CaO比的提高,方镁石的比例增加,当MgO约为70%~80%,CaO约为30%~20%时,方镁石包围方钙石,制品的耐水化性较好。电熔镁钙砂的方镁石、方钙石晶体尺寸大。因MgO/CaO不同或由方钙石做基质连续相,方镁石为分散相;或由方镁石为基质连续相,方钙石为分散相。MgO含量大于80%时,电熔镁钙砂中的方镁石晶体尺寸可达30~50μm,晶间分布着呈填隙结构的细小方钙石(2~3μm)。这样的两相直接结合的显微结构决定了它的一系列优越性。
与烧结镁钙砂比,电熔镁钙砂由于MgO比CaO析晶早易产生“偏析”,当同样MgO/CaO比时,后者耐水性较差。
镁白云石砖的高温性能好,荷重软化温度在1700℃以上,但缺点是高温重烧收缩大,当温度高(大于1750℃)时,炉子降温易产生砖缝渗钢。

镁白云石砖比镁砖、镁铬砖在真空下更稳定(见表12-4)。只要MgO材料中含有10%~20%的CaO,就可以使MgO的相对挥发量大大下降,降低的原因是由于CaO少量固溶于MgO,以及MgO优先发挥后,在MgO-CaO材料中形成富CaO层。

MgO-CaO材料的另一个优点是有脱硫作用,对生产洁净钢有利,MgO-CaO材料中含20%的CaO即可取得明显的脱硫效果。MgO-CaO材料在钢液中分解氧化度低,不污染钢水,容易去除钢液中的夹杂,有利于提高钢的纯度,并减少连铸水口结瘤。

MgO-CaO系材料的.大缺点是易于水化,在制造、运输、储放、砌筑、使用中都应避免接触水及蒸气。但也有利于其水化易碎的特点,将镁白云石砖砌筑于炼钢转炉..衬的,在炉役结束后,往残衬砖上浇水,镁白云石砖迅即粉化,很容易完成拆炉作业。表12-26示出青花公司镁白云石烧成砖的理化性能。国标YB/T4116-2003规定的镁钙砖的性能见表12-27.表12-28、表12-29分别列出了国外某公司MgO-CaO系烧结制品和热处理制品的性能。


烧成镁白云石砖大量应用于炉外精炼炉,如AOD 、VOD。在大型水泥窑作为镁铬砖的替代产品,其应用也越来越广泛。



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