铝镁碳砖及镁碳砖主要原料对制品的影响

发表时间:2024-06-04 访问量:4573

镁碳砖及镁碳砖原材料

众所周知,铝镁碳砖及镁碳砖生产过程中,所采用的原材料主要有特级矾土熟料、高纯镁砂、电熔镁砂、石墨等,那么这些原材料对制品主要起到了什么样的作用呢?

01特级矾土熟料

我国高铝矾土原料的主要矿物组成是水铝石和高岭石。其Al2O3/SiO2比值的变化,对应于水铝石和高岭石两种矿物含量比例的相对消长。矾土熟料是经高温煅烧后的产物,特级矾土熟料的Al2O3含量在88.2%以上,更高可达91.3%。虽然Al2O3的抗侵蚀性较强,但单纯的Al2O3膨胀系数大,不耐剥落,当以单纯的Al2O3作基质时,基质部分容易被熔渣渗透熔损,使骨料暴露,导致结构性剥落。

02高纯镁砂

菱镁矿、水镁石、海水氧化镁等原料在1600~1900℃下充分烧结得到镁砂,镁砂分为烧结镁砂和海水镁砂,烧结镁砂是由天然矿石烧成的,海水镁砂是由海水氣化镁烧成的。镁砂的主要成分是氧化镁,还含有少量的SiO2、CaO、Fe2O3、B2O3等,颜色由黄色到褐色,主晶相为方镁石,晶粒尺寸为0.02~0.05mm,密度3.50~3.65g/cm3。具有良好的抗碱性渣侵蚀的性能。

高纯镁砂的主要指标是MgO含量、CaO/SiO2比值,显微结构及颗粒体积密度,MgO的含量高的镁砂主晶相以方镁石为主,杂质胶结物少,制得的耐火材料具有极高的耐熔蚀性能;CaO/SiO2比值决定了镁砂中基质的相组成,即直接影响方镁石的结合,也影响耐火材料的高温性能,一般C/S为3-8的镁砂耐高温性能较好,超过这一范围,会带来副作用;显微结构是表征方镁石的晶粒大小及结合状态的重要手段,通常要求晶粒在80~150μm,体枳密度是表征镁砂烧结程度和致密性的一个重要指标,体密度较高的镁砂可抵抗熔渣的侵入,提高耐火制品的耐蚀能力。

03电熔镁砂

将菱镁矿或烧结镁砂在电弧炉中,经过2500℃的高温熔融,冷却后经破碎获得的电熔镁砂又称之为电熔氧化镁,依原料的纯度来确定电熔氧化镁的纯度,其主晶相为方镁石从熔体中结晶出来的方镁石晶体粗大,结构致密,晶体直接接触的程度髙,在大气中的抗水性和抗渣性都很好,高温体积和化学稳定性较好,能在2300℃的氧化气氛中保持稳定,镁碳砖的各项性能指标与镁砂的性能指标直接相关,为了提高镁碳砖的性能,就需要提高MgO含量,使镁砂中的方镁石直接结合程度增强,控制C/S可以减少硅酸盐数量,降低方镁石被硅酸盐相分割程度。因此镁含量和钙硅比是衡量镁砂的重要指标,

04石墨

石墨具有优良的热导性和耐火性能,熔点高达3500℃,石墨的热膨胀率低(1000℃时为1.4×10-6),导热系数高,耐急冷急热性好,是强度随温度升高而增大的少数材料之一。石墨对炉渣的浸润角也相当大,与Al2O3、SiC、SiO2无共熔关系,能够阻止渣向制品中渗透,由于碳可以将熔渣中氧化铁还原成为金属铁,使得熔渣粘度提高,减少了熔渣成分向砖内的迁移,达到减少侵蚀的效果。

石墨在含碳制品中的主要作用就是能够有效地防止炉渣侵入到砖组织内,通过增大砖工作面与炉渣之间的润湿角、并和砖中的MgO发生反应,还原出金属镁的同时产生CO气体。该气体的压力可以阻止炉渣滲透,而镁扩散挥发并在砖的工作面上氧化,形成致密的抗渗透MgO层,使砖内呈较强的还原状态,既可以还原渣中的铁氧化物,又可以提高炉渣粘度,防止炉渣渗入到砖内。抗侵蚀、抗渣蚀能力越强得石墨其碳含量越高,鳞片也越大。石墨中的SiO2含量与镁碳砖的侵蚀指数有以下关系。随着SiO2含量的增加侵蚀指数不断增加,抗侵蚀能力不断地下降,当石墨中SiO2含量大于3%时,镁碳砖的侵蚀指数急剧升高,其抗抗侵蚀能力急剧下降。随着镁碳砖石墨的鳞片粒度的增加。其抗氧化能力增强,当鳞片石墨的粒度超过0.125mm时,抗氧化性增长缓慢,适合的石墨粒度为0.125mm。因石墨容易氧化生成CO,氧化后的石墨就失去了这些优良的性能,使得耐火材料的抗侵蚀性能降低,这是石墨致命的弱点,也是含碳材料损坏的重要原因。

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