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镁系制品砖

作者:admin 发布日期: 2019-10-29 二维码分享

以方镁石为主晶相,镁橄榄石为结合相的耐火制品称为镁硅砖。镁硅砖的生产工艺流程与普通镁砖的生产工艺流程基本相同,只不过使用的原料为镁硅砂。采用高硅菱镁石高温煅烧,即可得到镁硅砂。从图12-7看出,只要组成点落在MgO-M2S区域中,制品的高温性能好。而靠近MgO端元时,高温性能更好些。当SiO2高时,菱镁石在竖窑煅烧中,产生液相较多,易形成“结坨”卡窑事故。我国多选用SiO24%左右的菱镁石生产镁硅砂,其理化性能见表12-31。以此为原料,在1550~1570℃的温度下烧成,即可制得性能良好的镁硅砖。YB/T416-1980规定了镁硅质铸口砖的性能,见表12-32。镁硅砖除用作铸口外,还可用于轧钢均热炉,加热炉和玻璃窑蓄热室格子体。

镁橄榄石砖
用经过煅烧的橄榄岩(当灼减低时也可不经煅烧)、蛇纹岩为原料生产的制品称为橄榄石砖。为了提高其高温性能,通常加入烧结镁砂20%~40%,经配料、成型、高温烧成即为镁橄榄石砖。提高原料纯度与烧成温度,制品的性能优化。表12-33列出两种镁橄榄石砖的性能,镁橄榄石砖可用于玻璃窑蓄热室、钢包等。

高纯镁橄榄石砖
采用天然原料制成的镁硅砖、橄榄石砖和镁橄榄石砖、因含杂质多,限制了其性能的提高和应用。在开发玻璃窑蓄热室无铬碱性砖时,高纯镁橄榄石砖得到更充分的重视。高纯镁橄榄石砖采用预合成镁橄榄石砂为原料,具有MgO、SiO2含量高、杂质少、耐蚀性强、高温性能好等优点,其制造成本虽然高于含橄榄石的制品,但大大低于尖晶石含量多的制品。玻璃窑用高纯镁橄榄石砖等碱性砖原料的化学成分及成本指数对比见表12-34,无铬系制品性能与成本对比见表12-35.

镁橄榄石锆砖
在MgO-ZrO2复相材料中,当用锆英石(ZrSiO4)作为ZrO2源时,从相平衡看,已由MgO-ZrO2二元系变为MgO-ZrO2-SiO2三元系(图12-8),该三元系中没有三元化合物,为MgO-M2S-ZrO2共存系统,结合基质为镁橄榄石和ZrO2。德国DIDIER公司将此砖称..代镁锆砖。从相组成看,称其为方镁石镁橄榄石砖或简称为镁橄榄石锆砖似更确切些。

MgO-ZrO2-SiO2质耐火材料在烧成过程中其基质中的ZrO2·SiO2首先分解为ZrO2和SiO2,后者又与MgO结合为2MgO·SiO2:
2MgO+ZrO2·SiO2→2MgO·SiO2+ZrO2
当以ZrO2·SiO2为ZrO2源配入MgO质耐火材料时,在ZrO2增加的同时,也增加了SiO2的含量,因而二者对材料的不同侧面有着作用,应根据原料的不同,使用环境的特点选择ZrO2.佳配入量。
德国DIDIER公司,1987年将镁锆砖Rubi-nalEZ陆续砌筑于浮法窑、横火焰窑、纵火焰窑、钠玻璃窑等蓄热窑格子体;1994年,第二代镁锆砖RubinalVZ开始砌筑于玻璃窑格子体顶部。表12-36列出了镁锆砖的性能。

镁橄榄石锆砖优于镁砖的原因主要有以下几点:
(1)耐侵蚀性增强。在蓄热窑格子体顶部和格子体之上的室壁、拱顶,耐火材料的损毁主要是配料烟尘中的SiO2和重油燃料中V2O5蒸气的侵蚀。
当采用硅酸二钙结合的高级镁砖砌筑时,SiO2的侵入,导致低熔点的硅酸盐形成,如镁蔷薇辉石(熔点1570℃),钙镁橄榄石(熔点1490℃),造成1150℃以上的窑炉部位软化,例如在鸽笼砌体中,镁砖由于其结合相受侵蚀而出现严重的的翘曲;另外,新硅酸盐相的形成,导致体积增加,见表12-37,体积增加使蓄热室顶层的镁砖断裂和剥落,之后出现“硅酸盐爆裂”。
对于燃油的熔窑而言,氧化钒势必须集聚在蓄热室。一旦集聚,V2O5就对顶部格子体镁砖的硅酸二钙结合相进行侵蚀。
在氧化气氛中,V2O5 与CaO反应产生低熔点的钒酸钙,在稍有降低的氧化气氛中,产生挥发性的钒酸钙。氧化镁中的结合相失去CaO、CaO/SiO2比变化到高氧化硅水平,低熔物硅酸钙镁、镁蔷薇辉石和钙镁橄榄石出现。
在MgO-M2S-ZrO2材料中,方镁石颗粒的边缘形成了羽绒状的镁橄榄石和ZrO2的覆盖层,此层可以保护方镁石不受到侵蚀,也可避免产生“硅酸盐爆裂”,减轻V2O5的危害。作为生产MgO-M2S-ZrO2制品的原料,应含有尽量低的杂质(CaO,Al2O3, Fe2O3),尤其应限制CaO的含量。
(2)致密度增大,显气孔率降低。图12-8示出,MgO-ZrO2-SiO2三元系的固化温度1550℃,当存在CaO、FeO3、Al2O3杂质时,其出现液相的温度更低,基质部分产生的液相促进制品的烧结,使制品的体积密度增大。镁锆砖QMGZ-12同再结合镁砖QDMZ-97比,体积密度提高0.1g/cm3,相当于提高3%~4%。显气孔率降低3%。
(3)抗热震性改善。由于制品的结构中存在着相当数量的ZrO2,制品的抗热震性能改善,在相同的热震条件下,镁锆砖QMGZ-12为2~4次,而镁砖QDMZ-97仅一次。
(4)高温强度提高。从表12-36看出,镁锆砖QMGZ-12与再结合镁砖QDMZ-97比,1400℃保温时间半小时的高温抗折强度,前者高出后者2~3倍。


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