碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件

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耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿

③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, 晶粒之间直接结合数目增多高 →→高温强度↑
2020/11/27
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比，和低熔物数量，
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3、人工合成白云石实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
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耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
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【材料课件】耐火材料2.ppt

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MA-MF-C2S系
• 当尖晶石中Fe2O3被 Al2O3取代后，低共熔点温度提高不大，从 1415 增加到1418，故对始熔温度影响较小；
• 对于原料中不含R2O3 氧化物时，没有必要添加 Cr2O3
15
MgO-CaO-SiO2系
• 此三元系统存在矿物相为 MgO，M2S，CMS， C3MS2，C2S；
• 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。
11
• 由于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： Fe＋3＞Cr＋3＞Al＋3
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 ——CaO-MgO系
• 白云石的成份为 MgCa(CO3)2;
• 煅烧后产物为氧化钙和氧化镁的混合物，其中氧化钙的活性大；
• CaO-MgO系最低共熔点
2300℃，二者具有一定
的互溶性；
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SiO2-CaO系
• 系统内有四个化合物：CS、C3S2、 C2S、C3S，其中 C3S属于不稳定化合物；
30
镁铝砖的生产工艺
• 以镁铝尖晶石为主要结合物； • Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性
提高，当Al2O3含量小于10%时，砖较致密； • Al2O3加入量为5-10%； • 矾土、镁砂共磨； • 应该严格控制CaO和SiO2的含量； • 临界粒度较普通镁砖大些；
31
镁钙砖的生产工艺
25
陶瓷结合和直接结合
• 对高温下含MgO和液相的镁砖中，为了不使液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提高，那么加入Cr2O3是非常有利的

《碱性耐火材料》课件

质量控制
化学成分分析
对耐火材料的化学成分进行严格控制，确保其符合相关标准和客户要求。
物理性能检测
对耐火材料的物理性能进行检测，如密度、气孔率、热膨胀系数等。
微观结构观察
采用显微镜等手段观察耐火材料的微观结构，如晶粒大小、相组成等。
成品检验与包装
对成品进行严格的质量检验，确保无缺陷，并进行适当的包装和标识。
抗腐蚀性
对酸性炉渣和熔融金属具有一定的抵抗能力。
碱性耐火材料的优势与局限性
• 良好的热震稳定性：能承受温度骤变引起的热冲击。
碱性耐火材料的优势与局限性
局限性
对碱性渣的抵抗能力较差。
在高温下容易与含氧化钙高的炉渣发生化学反应。
长期使用过程中可能会发生结构变化和性能衰退。
对未来发展的建议与展望
陶瓷烧成窑
碱性耐火材料用于陶瓷烧成窑的内衬，承受高温和化学侵蚀，确保陶瓷产品的质量和产量。
玻璃熔炉
在玻璃熔炉中，碱性耐火材料用于制造熔池、通道和流道等关键部位，确保玻璃液的流动和均匀性。
陶瓷和玻璃制品的烧成
碱性耐火材料作为陶瓷和玻璃制品烧成的载体，提供良好的热稳定性和化学稳定性。
其他领域
水泥工业
研究和发展新型的制备技术，如3D打印技术，以实现耐火材料的快速、高效、定制化生产。
纳米技术应用
利用纳米技术改善耐火材料的微观结构和性能，提高其高温稳定性和抗侵蚀性。
复合技术
通过复合技术将耐火材料与其他材料结合，实现多功能化和高性能化。
新材料开发
01
高性能碱性耐火材料
研发具有更高性能的碱性耐火材料，满足高温、高压、高腐蚀等极端条
03
未来研究应关注材料的复合化、纳米化和智能化方向。

耐火材料工艺学-第五章碱性耐火材料PPT课件

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.
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2、R2O3型氧化物的影响
（1）硼的氧化物
强溶剂作用，降低C/S比，形成低熔物，其中危
害最大是B2O3。镁质材料高温强度↓ （2）Al2O3、Cr2O3和Fe2O3
R2O3型氧化物杂质对含C2S的镁砖的高温断裂模量(1500)的影响
R2O3 添加物加入0.01%R2O3引起加入1克分子R2O3引
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.
18
尖晶石中R2O3在硅酸盐液相的溶解度顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
方镁石中的固溶度：Fe2O3＞＞Cr2O3＞Al2O3
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.
19
∴
◆ 对硅酸盐含量一定的材料，若要提高始熔温度，则要提高尖晶石中Cr2O3对Al2O3或 Fe2O3的比例。
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所以,杂质含量必须降到使其不影响镁质耐材高温性能的程度,尤其对SiO2(<0.9%)和B2O3含量低的镁砂中,C/S应高一些;
C/S比高的材料对初期渣（SiO2高）的抗侵蚀性好。
即:从抗渣性和高温性能的角度考虑,C/S↑
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28
三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点
1 、结合物
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>F C度2 rO 均2e 3 O 很3>低C A l2 ）2O Or 3 ；3A2O l3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现液相的温度降低，并减少液相量；
（1）硅酸盐
结合物名称 C3S C2S

耐火材料PPT课件

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CaO-Fe2O3
• 系统内有三个化合物： C2F、CF、CF2；
33
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CaO-MgO-SiO2
34
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CaO-SiO2-Al2O3
35
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CaO-MgO-Al2O3
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二、天然白云石原料和合成白云石
• 白云石的理论组成:CaO30.41%， MgO21.87%,CO24 7.72%,CaO/MgO= 1.39,密度 2.85g/cm3,硬度 3.5-4;
7
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MgO-Cr2O3系
• 镁铬尖晶石是MgO－Cr2O3系统中唯一的二元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格常数为8.32A 。真密度4.40～4.43 g/cm3。纯者熔点约2350℃。MgOMgO·Cr2O3最低共熔温度 2300℃。
8
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MgO-R2O3系
• 这些尖晶石都具有较高的
熔点或分解温度，与MgO
的最低共熔温度都较高，
其中（MgO－
M g O ·C r 2 O 3 ）（ M g O － MgO·Al2O3)（MgO－ MgO·Fe2O3)。可见、由方镁石为主晶相，以这些
尖晶石为结合相构成的镁
质耐火材料开始出现液相
的温度都很高。其中尤以
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9
• 三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。
• Al2O3、Cr2O3、 Fe2O3：降低制品的最大强度值，且降低 C/S比；
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5、耐火材料教学课件---第五章

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（3）热力学稳定性
CaO、MgO材料对钢水再供氧的可能性
最小。MgO-CaO系耐火材料热力学稳定性好，所以适合于使用在具有高温真空工作环境的炉外精炼中。
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（4）净化钢液
MgO-CaO系耐火材料能净化钢液，游离CaO能较好地
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尖晶石结合相3
3. 镁铬尖晶石（MgO• Cr2O3，简写MK）自然界中很少有镁铬尖晶石，多与其他金属离子构成复合尖晶石。纯镁铬尖晶石熔点约2350℃，与氧化镁最低共熔温度大于2300 ℃。与方镁石在高温下也互溶，溶解量随温度升高而增大，随冷却而降低。
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中国的发展：
70年代，二步法煅烧白云石熟料沥青结合白云石砖→
轻烧油浸白云石砖→沥青结合镁白云石砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙砖→无水树脂结合镁白云石砖 1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙
碳系列耐火材料制品
1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂
— 2000年后，镁资源保护办公室。
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主要种类：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅
砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖、不烧镁质制品、不定
型镁质制品。
性能特点： —— 抗渣侵蚀性好 —— 耐火度高
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室

镁质耐火材料

第一讲镁质耐火材料的基本概念及选矿技术路线一、镁质耐火材料定义及常识以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%以上的耐火材料。

属于碱性耐火材料。

镁质耐火材料的耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。

镁质耐火材料主要用于平炉、电炉、氧化转炉、水泥窑、有色金属冶炼炉和碱性耐火材料的煅烧窑等。

在我国菱镁矿主要产在辽宁南部，大石桥与海城一带，因此这一带的相关企业比较多。

方镁石熔点为2800℃。

我国制造镁砖的主要原料是烧结镁砂，对其要求化学成分和烧结程度。

一般以密度衡量烧结程度，也可用重烧收缩、水化性能、镁砂的外观颜色来衡量。

随着近年来镁砂品质的下降，97高纯的密度要求下降，要求值大于3.22g/cm3。

纯菱镁矿煅烧后为白色，由于铁氧化物的影响，染成褐色、棕褐色，SiO2含量高者趋近于白色，Fe2O3含量高者趋近于深褐色，含CaO高的趋近于黑色。

二、MgO材料中各种杂质元素对耐火材料的影响。

表5—5 与方镁石处于平衡的13个矿物的熔点矿物MF CMS MA M2S C3MS2C2S C4AF CA C5A3C3A C3S CaO C2F熔点℃1750不一致1498不一致2130 1890 1575 2130 1415 1600 14851545不一致1900分解2570 1435C/S分子量比0 0—1 1 1—1.5 1.5 1.5—2 2 2—3 3C/S质量量比0 0---0.93 0.93 0.93---1.4 1.4 1.4---1.87 1.87 1.87—2.8 2.8相组合MgOM2SMgOM2SCMSMgOCMSMgOCMSC3MS2MgOC3MS2MgOC3MS2C2SMgOC2SMgOC2SC3SMgOC3S固化温度1860 1502 1490 1490 1575 1575 1790 1790 1850备注：CA 铝酸钙C3MS2镁蔷薇辉石M2S 镁橄榄石C2S 硅酸二钙CMS 钙镁橄榄石C3S 硅酸三钙C4AF 铁铝酸四钙C5A3 三铝酸五钙MK 镁铬尖晶石MA 镁铝尖晶石MF 镁铁尖晶石结论：1、高MgO时（MgO>96%）CaO/SiO2≥2(分子量比),除MgO物相外只有C2S高温相存在，如CaO/SiO2<.1.87(质量比)时，有低温相CMS存在，高温性能下降，CaO不是有害杂质，其次为Fe2O3与Al2O3。

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碱性耐火材料镁质和镁铬质
使用教材：王维邦主编《耐火材料工艺学》李楠等编著《耐火材料学》
主要参考书：林彬荫，吴清顺编著《耐火矿物原料》李广平，张垂昌编著《相图基础与耐火材料相平衡》徐平坤，魏国钊编著《耐火材料新工艺技术》谭丙煜《耐火材料工艺原理》高振昕等编著《耐火材料显微结构》
主要参考期刊： “耐火材料” “国外耐火材料”（现改为“耐火与石灰”）
问题一、什么是碱性耐火材料?
概况（survey）
1、定义：碱性耐火材料是指在高温下易与酸性耐火材料、
酸性渣、酸性熔剂或氧化铝起化学反应的耐火材料。
2、分类
◆ 镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。 ◆ 石灰耐火材料：CaO≥95%，方钙石。 ◆ 白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。
镁化白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
11
MF胶结方镁石的显微结构
4 尖晶石-硅酸盐系
尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MA-M2S MA-CMS
固化温度， ℃ 1720
1410
系统 MK-M2S MK-CMS
固化温度， ℃ 1860
1490
系统 MF-M2S MF-CMS
固化温度， ℃
约1690
1410
MA-C3MS2 MA-C2S
1710
系统 MgO-MK-M2S
固化温度， ℃
1850
系统 MgO-MF-M2S
固化温度， ℃
MgO-MA-CMS MgO-MA-C3MS2
MgO-MA-C2S
1410 1430 1415
MgO-MK-CMS
1490
MgO-MF-CMS
MgO-MKC3MS2
MgO-MK-C2S
1490 约1700
MgO － ( FeO，R2O3，CaO，SiO2 )
矿物 M MK MA
MF
C3S M2S C2S CMS C3MS2 C2F
熔点 2800 2400 2130 1750 1900 1890 2130 1498 1575 1435
℃
不一致分解
不一致
p122，表5-5
1、 MgO-FeO系
MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
MgO-MFC3MS2
MgO-MF-C2S
1410
→→方镁石-尖晶石-硅酸盐系统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。
14
6、MgO-CaO-SiO2系镁质耐火材料的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 M2S
0-1.0
0-0.93
MgO M2S CMS
1.19 3.16
0.38
1550
87.8
1.508.00源自19164084.46
7.74
3.4
2.28
1900
85.22
8.31 2.88
2、MgO-Fe2O3系
MgO吸收大量Fe2O3后耐火度仍很高，抗含铁炉渣侵蚀性良好。 →充当镁质材料的促烧剂或 “火泥”
10
3、MgO-R2O3系
固化温度： Fe2O3（1720℃） Al2O3（1995℃） Cr2O3（2350℃）
方镁石中的固溶度：
Fe2O3＞＞Cr2O3＞Al2O3 冷却时尖晶石相脱溶在方镁石晶粒内部/边界→晶内/间尖晶石
1.0 1-1.5 1.5 1.5-2.0 2.0
0.93 0.93-1.4 1.4 1.4-1.87 1.87
MgO CMS
MgO CMS C3MS2
MgO C3MS2
MgO
C3MS2 C2S
MgO C2S
固化 1860 温度,℃
1502
1490
1490
1575
1575
1890
→→CaO／SiO2比是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的关键因素。
1336 1387 1417
→→镁质耐火材料的化学组成及CaO/SiO2决定着材料的平衡矿物组成。
问题二、在已学的与镁质耐火材料相关的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火材料性能的不利影响较大？
二、化学组成对镁质制品性能的影响 p122 （Effect of chemical composition on properties
of magnesia refractories) 1、CaO和SiO2及C/S比的影响
低熔点结合相↑，砖高温强度↓
→→镁质材料的C/S比应控制在获得强度最大值的最佳范围。
不同C/S比的镁质制品的荷重软化温度
序号
1 2 3 4
化学成分，％
MgO
CaO
SiO2
C/S(质量比)
荷重软化温度，℃
92.9
15
7、MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系
n(CaO)/n(SiO2) 相组合
固化温度，℃
＜1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0
(M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O
M2S
CMS C3MS2 C2S
CMS C3MS2 C2S
MA
MA
MA
MA
1380
校园网精品课程网站：耐火材料工艺学
本章主要知识点
1
镁质耐火材料
2
镁铬质耐火材料
3
镁铝尖晶石质耐火材料
4
白云石质耐火材料
5
镁橄榄石质耐火材料
思考题：
1、什么是碱性耐火材料？ 2、在已学的与镁质耐火材料相关的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火材料性能的不利影响较大？ 3、请简单介绍镁质耐火材料的化学组成对性能的影响？ 4、镁质耐火制品的结合物有哪几类，各有什么特点？ 5、直接结合和陶瓷结合是什么？如何提高镁质材料直接结合程度？ 6、镁质原料有哪些？选择镁砂应该注意哪些问题？ 7、镁质耐火材料的生产工艺是什么？ 8、镁铬耐火材料的定义？抑制六价铬污染的途径？
1430 1417
MK-C3MS2 MK-C2S
1490 约1700
MF-C3MS2 MF-C2S
1380
（p119，表5-2）
镁质耐火材料的次要矿物：M2S、C2S，尽量减少CMS和C3MS2。
5、MgO-尖晶石-硅酸盐系
方镁石-尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MgO-MA-M2S
固化温度， ℃
◆ 尖晶石质耐火材料：MgO·(Al2O3/Cr2O3/Fe2O3 ) ◆ 镁橄榄石质耐火材料： 2MgO·SiO2
6
第一节镁质耐火材料（Magnesia refractories)
性能特点 —— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
7
一、与镁质耐火材料有关的物系 (Phase diagram analysis of magnesia refractories)