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铜转炉用镁铬砖优劣势

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铜转炉用镁铬砖优劣势

发布日期:2021-06-08 作者: 点击:

镁铬质耐火材料是一种以镁砂为主,以铬铁矿为辅的耐火材料;镁砂加入铬矿并经高温烧成之后,镁砂和铬矿之间发生明显的物理化学反应,镁砂中的MgO和铬铁矿中的Cr2O3成分在烧结过程中相互扩散,在方镁石内部形成点状二次尖晶石,在铬矿中生成原味尖晶石;根据工艺以及所用原料不同,镁铬砖在冷却过程中形成不同程度的二次复合尖晶石以及方镁石一二次尖晶石复合相等,以期达到形成了各相之间直接结合,铬矿相被镁砂包裹的结构。



在炼铜工业用镁铬质耐火材料的发展历史中,Z早采用硅砖砌筑炉衬,然而由于炉渣成分中多有FeO和SiO2成分,且冶炼气氛中含有较多SO2酸性气体,硅砖的侵蚀损毁非常严重,从20世纪50~60年代,碱性砖已经开始在炼铜工业中开始使用了,时至今日,经过几代人的不断改进,镁铬质耐火材料的生产工艺及在铜冶炼工业中的应用越来越成熟,常用于铜冶炼工业中的镁铬质耐火材料有以下几种:


(1)普通硅酸盐结合镁铬砖


普通硅酸盐结合的镁铬砖是采用中档以下镁砂、较低品位的铬矿,在1550℃下烧制形成的。普通硅酸盐结合的镁铬砖含有较多的硅酸盐相,二次尖晶石数量比较少,形成了硅酸相包裹方镁石相的显微结构。


在普通硅酸盐结合镁铬砖中,低熔点的硅酸盐相将高熔点的方镁石已经铬铁矿隔开包裹,高熔点的方镁石、铬铁矿直接以硅酸盐结合不形成直接结合结构,低熔点的硅酸盐相互连通形成连续相;低熔点的硅酸盐相极易在使用过程中软化溶解,严重影响镁铬砖的荷重软化温度、热态强度、体积稳定性等性能;此外裂纹可以通过硅酸盐玻璃相扩展,熔渣也较易于从薄弱的硅酸盐玻璃相渗透腐蚀,所以硅酸盐结合镁铬砖的抗热震和抗渣侵蚀性能较差。

镁铬砖


(2) 直接结合镁铬砖


直接结合镁铬砖采用硅酸盐等杂质低的高档镁砂、铬精矿在1700℃左右高温烧成;在直接结合镁铬砖中,含有较少数量的硅酸盐相,硅酸盐相以孤岛形式存在于基质中,方镁石-方镁石、方镁石-复合尖晶石之间直接结合,因此直接结合镁铬砖具有良好的耐高温性、抗侵蚀性和抗热震性。

在20世纪60年代时期,采用直接结合的方法制备的镁铬砖具有良好的各项性能,成功的替代了采用硅酸盐结合制备的镁铬砖,在水泥窑的烧成带上大面积的应用。



但是,直接结合的镁铬砖中也有一些问题存在:


(1)镁铬砖在水泥窑的烧成带上会和水泥熟料反应,产生低熔物质,比如:在1335℃时,会生成C12A7,在1395℃时,会生成C4AF,在1500℃时,会生成CMS,在1575℃时,会生成C3MS2,而且这些低熔点矿物相会渗透到耐火砖的深处,致使在耐火砖的表层不容易形成较厚的窑皮层。从而导致耐火砖的耐化学腐蚀能力变差,应用时间变短。


(2)水泥回转窑窑内处于氧化气氛当中时,三价Cr3+氧化生成六价Cr6+。随后,镁铬砖会被硫酸盐严重腐蚀,从而将Cr6+的化合物转变为水溶性的物质,这些含有六价铬离子的物质会跟随着用后耐火砖和废气排放等途径排放到外面。众所周知,六价Cr6+的化合物含有剧毒,会严重污染环境,对生物造成严重的危害,甚至致癌。


(3)水泥回转窑窑内处于还原气氛当中时,CO可以与镁铬砖中的镁铬铁矿发生还原反应,生成镁方铁矿。而且假设水泥回转窑窑体内部的还原气氛转化为氧化气氛,会导致耐火砖砖体的内部结构完全解体,减少耐火砖的使用时间。


(4)应用镁铬砖的水泥窑的窑皮成分大多为硫酸二钙,窑体冷却的时候,β-C2S变为γ-C2S,导致窑皮成粉末状,Z终剥落,缩短了镁铬质砖的应用时间。


随着环保政策的加强,人们的环保意识也在不断地提升。其在全世界范围内被要求停止使用,针对此现状,提出了无铬化这一新的想法。尽管水泥窑用耐火材料的无铬化已经提出很多年,但是现在可以取代镁铬砖的无铬耐火砖依然没有研发出来。一些耐火材料行业的研究人员,为了达到材料的循环再应用、降低有害气体的排放量、延长使用时间等目的,始终改变着镁铬砖的各项性能:


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