鎂鉻磚性能受哪些影響，以及損壞機理介紹

以燒結鎂(MGO含量89%-92%)和耐火鉻，將其混煉、高壓、干燥于1550-1600℃燒制而成的鎂鉻磚為主要原料。普通鎂鉻磚由于雜質含量高，且耐火晶粒間有硅酸鹽結合，因此燒成的鎂鉻磚也稱為硅酸鹽結合鎂鉻磚，簡稱鎂鉻磚。生產鎂鉻磚的主要原料是燒結鎂和鉻鐵礦。對鎂的原料純度應盡量提高，鉻鐵礦化學成分要求為：Cr2O3:30~45%,CaO：≤1.0~1.5%。

鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

鉻礦石是生產鎂鉻磚的主要原料，由于產地的不同，其中主要雜質含量不一。另外，鉻礦中加入鉻元素也會對其性能產生影響。這部分主要闡述了鉻的來源和添加量對直接粘結鎂鉻磚性能的影響。

1.鉻礦粒大小的影響。

我國高鉻礦(Cr2O3)>53%)雖然氧化鐵含量比南非鉻礦石低得多，但其二氧化硅含量較高。因此，重點研究了國產高鉻礦石的粒度組成對直接鎂鉻磚性能的影響，產品的抗壓強度隨鉻臨界粒度的降低而增大，當鉻礦石臨界粒度減小時，高溫抗折強度(1400℃，0.5h)下降，當鉻礦石臨界粒度達到1.5mm時，熱穩定性達到峰值。

2.鉻礦添加量的影響。

采用不同比例和Cr2O3直接結合鎂鉻試樣，采用1740℃高溫隨道窯燒成，用Cr2O3按不同比例直接燒結鎂鉻試樣。

結果表明，直合鎂鉻試樣的顯氣孔減小，體積密度增大，熱沖擊穩定性提高。光鏡、SEM、EDAX等分析結果表明，南非鉻礦中大部分氧化鐵在高溫鍛燒后進入人方鎂石相，形成(MgO,FeO)固溶體或鐵酸鎂二次尖晶石。之前的分析已經提到了生成(Mg,Fe)O時體積收縮了20%，并且在存在碳氫存在的情況下，在1500℃已經出現了液相，促使了致密燒結，這是南非礦使燒結合成料體積密度增加，氣孔減少的原因之一。

EDAX分析鎂富氏體相組成可知：方鎂石中各倍半氧化物的固溶量順序為：Fe2O3>Cr2O3>Al2O3，雖然也有一定數量的氧化鎂通過擴散進入鉻鐵尖晶石，但與之相比，鉻鐵尖晶石中的倍半氧化物(特別是Fe203)進人方鎂石中的含量大于氧化鎂進入鉻鐵復合尖晶石的量。因此，經過高溫鍛燒后，鎂砂和鉻礦石的組成都發生了變化，在方鎂石中形成了較多的二次尖晶石，其典型成分為：MgO(EDAX分析，質量分數)。

Al2O33.21%,Fe2O315.49%,Cr2O3含量為75.90%。

5.42%。鉻礦粒的組成也有很大差異，其中鉻顆粒的典型化學成分是(直接結合邊界)、MgO21.69%、Cr2O347.35%和A12O3。

12.31%,Fe2O312.73%，故該化合物具有很高的直接結合鎂鉻材料。因此隨鉻含量的增加，鎂鉻試樣的物理性能得到明顯改善。

隨樣品Cr203含量的增加，熔融耐蝕性能顯著提高，熔融介質的耐蝕性能提高。

鎂鉻磚種類

主要晶相為方鎂石和鎂鉻尖晶石。根據生產工藝不同分為普通鎂鉻磚、直接與鎂鉻磚結合、(半結合)鎂鉻磚、化學結合鎂鉻磚和溶鑄鎂鉻磚。

鑄造鎂鉻磚的熱工性能

熔鑄鎂鉻磚一般認為耐熱沖擊性能較差，在設計、施工、烘爐、熱工制度等方面存在一定問題，因此，本文就鎂鉻磚的熱工性能做一些對比，以同一種等級燒成直接結合鎂鉻磚。

1.耐高溫沖擊。

將熔鑄的鎂鉻磚直接燒成與鎂鉻磚相結合，切割成30mm×30mm。

*120mm樣棒，快速放入1100℃爐內，如此反復3次，兩個樣棒都不會破裂，以測定其抗折強度。

2.反復加熱測試。

把熔鑄鎂鉻磚，燒成直接與鎂鉻磚接合成30mm×30mm×120mm樣棒(共3組)同時置入爐內加熱，2h內升溫至1300℃，在爐膛中保溫2h，試件在20h內冷卻至室溫，重復加熱至1300℃，如此反復6次，以測定樣品在每次重復加熱后的抗折強度。

重燒次數與鎂鉻磚直接粘合時抗折強度的關系。

將熔鑄鎂鉻磚與燒結鎂鉻磚直接燒制后，再燒性能進行對比，可得出以下結論：采用熔鑄鎂鉻磚與連鑄鎂鉻磚，其熱工性能基本相當于燒成鎂鉻磚。

產品用途

鎂鉻磚主要用于冶金工業，如建造平爐頂、電爐爐頂、爐外精煉爐及多種有色金屬冶煉爐。用熔鑄鎂鉻磚、爐外精煉爐高侵蝕區域用合成料制作的高熱蝕區，以及用合成料制作的鎂鉻磚，用熔鑄鎂鉻磚、合成料制成的高侵蝕區超高耗能區域。另外，鎂鉻磚還可用于水泥回轉窯燒成帶及玻璃窯回熱等部位。

鎂鉻磚在轉爐中的應用。

在煉銅和煉鎳的吹煉中，通常使用P-S轉爐。P-S轉爐是臥式圓筒轉爐。圓筒下部側設置有一排氣孔，用于向空氣或富氧空氣中鼓入空氣。

煉鎳爐中的硫化鐵被簡單地去除了，并且僅將其吹煉到生成Ni3S2(在冶煉高溫時只有Ni3S2是穩定的化合物)。由于持續吹煉，Ni3S2將氧化為NiO進入爐渣。

不僅爐子溫度波動較大，爐子在吹煉時反復加料、吹煉、排渣及上、下兩爐次停爐，爐溫尤其是風口區溫度波動大，且易受風浪影響；加之渣量大，熔體的劇烈攪動引起沖刷，因此，風口及風口以上爐襯蝕損最嚴重。比如，某有色金屬公司煉鎳轉爐風口和風口區耐火材料嚴重腐蝕，使爐襯壽命僅為18爐，嚴重影響了鎳產率。

澳斯麥用鎂鉻磚破壞機理研究

因澳斯麥特/艾薩熔煉工藝熔煉速度快、建設投資少、原料適應性強、爐體密封性好、符合環保要求，因而在有色冶金工業中得到了廣泛的應用。

自從某有色金屬公司于1999年引進澳斯麥特技術之后，從銅業公司引進的艾薩爐、錫業公司引進的澳斯麥特爐都相繼建成并投入生產，2003年某有色金屬公司也采用了澳斯麥特熔煉爐進行改造，并于2003年投入使用。

起初，澳斯麥特爐用的耐火材料主要為各類鎂鉻磚。舉例來說，艾薩爐用耐火材料最初都是由奧鎂公司提供的鎂鉻磚，共有22個品種。所以，先了解澳斯麥特鎂鉻耐火材料的損壞情況。

從1500℃爐渣腐蝕鎂鉻磚的顯微圖片中可以看到，碳酸鎂石熔化并形成MFS：固溶帶(原磚層和反應層中間的過渡層)，FeO與磚塊中的方鎂石形成鎂鐵富氏體(RO相)，而其中FeO·Fe2O3又在其中析出，而RO相間填充M2S。原片(圖右上方)，暗黑色的為渾圓狀方鎂石顆粒。

在1500℃下爐渣腐蝕鎂鉻磚的顯微照片顯示，在右下角有一亮一白的反應區，爐渣對方鎂石的侵蝕非常明顯，其中部分方鎂石溶解掉。反作用產生灰色或深灰色的M2S或MFS，顏色略微游離的物相為復合尖晶石，在顯微照片的中央，周圍有一層亮白色的溶蝕方鎂石塊。另外，方鎂石溶解后所形成的復合物尖晶石相并未被溶解，游離于爐渣和方鎂石產生的MFS中，充分表明了復合尖晶石抗渣蝕能力強。

綜上所述：爐渣對方鎂石的破壞過程是：FeO·SiO2系爐渣沿晶界進入方鎂石顆粒，FeO進入顆粒中并與MgO形成RO相，而SiO2熔融部分MgO反應生成M2S填充于晶界之間，使方鎂石顆粒結構發生破壞。

由上述分析，得出以下結論：爐渣對耐火材料的侵蝕主要表現為方鎂石的溶蝕；生成物主要是低熔點的鎂鐵橄欖石[2(MgO,FeO)·SiO2](MFS)

結果表明，復合尖晶石具有較好的抗渣性，復合尖晶石在方鎂石與渣反應形成的橄欖石基質中以游離態存在，并在方鎂石與渣反應形成的橄欖石基質中以自由態存在。