碱性及尖晶石质耐火材料教学课件PPT.ppt

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1、College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”概概 述述碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。镁质耐火材料镁质耐火材料白云石质耐火材料白云石质耐火材料MgO-CaO-C系耐火材料系耐火材料College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”碱性耐火材料的发展碱性耐火材料的发展1806年年，粘土结合的，粘土结合的氧化

2、镁坩埚氧化镁坩埚研制成功；研制成功；1817年年，O.Henry利用利用湿法工艺湿法工艺从海水中或白云石从海水中或白云石中中合成氧化镁合成氧化镁成功成功;1841年年，Pattionson 获得获得氧化镁的合成专利氧化镁的合成专利；1860年年，实验室制造实验室制造了了氧化镁耐火砖氧化镁耐火砖；Leoben首先首先在氧气底吹转炉中在氧气底吹转炉中使用镁砂使用镁砂；1877-1879年年，托马斯托马斯发明发明氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉，同时发，同时发明明焦油白云石砖焦油白云石砖作为转炉内衬材料；作为转炉内衬材料；1881年年，Karl Spaeter在奥地利的在奥地利的Veitsch州州发现菱发现

3、菱镁矿的矿床镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正式生产氧化镁耐火砖正式生产；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”镁质耐火材料镁质耐火材料以以氧化镁为主成分氧化镁为主成分和以和以方镁石为主晶相方镁石为主晶相的耐材统的耐材统称为称为镁质耐火材料镁质耐火材料。镁质耐火材料的镁质耐火材料的主要品种有：主要品种有：普通镁砖、直接结普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。碳砖。镁质耐火制品的镁质耐火制品的性质主要取决于

4、其化学和矿物组性质主要取决于其化学和矿物组成以及显微结构，并受原料和生产工艺制度与方成以及显微结构，并受原料和生产工艺制度与方法控制。法控制。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”方镁石方镁石方镁石方镁石是是MgO的唯一结晶形态的唯一结晶形态。方镁石的。方镁石的化化学活性很大学活性很大，极易与水或大气中的水分进行，极易与水或大气中的水分进行水化反应。水化反应。方镁石属离子晶体方镁石属离子晶体，故，故熔点很高熔点很高，达达2800。当温度达。当温度达1800以上，便

5、可产生以上，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，压力愈低，稳定性愈低。压力愈低，稳定性愈低。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”一、与镁质耐火材料有关的物系一、与镁质耐火材料有关的物系MgO-CMgO的的稳定性随温度的提稳定性随温度的提高而下降高而下降；CO则随着温度的升高变得则随着温度的升高变得更加稳定；更加稳定；MgO（固）（固）+C（固）（固）=Mg（气）（气）+CO（气）（气）压力降低，压力降低，MgO

6、的稳定程的稳定程度降低，度降低，CO的稳定程度提的稳定程度提高，即高，即MgO-C还原反应的还原反应的温度降低；温度降低；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-FeO系系 MgO与铁氧化物在还原气氛与铁氧化物在还原气氛中于中于8001400 C范围内，范围内，很容易形成此种很容易形成此种固溶体固溶体，称它称它为镁方铁矿为镁方铁矿。由于镁和铁原子。由于镁和铁原子量的差别，镁方铁矿的真密度量的差别，镁方铁矿的真密度随铁固溶量而增加。由方镁石随铁固溶量而增加。由

7、方镁石为主晶相构成的镁质耐火材料为主晶相构成的镁质耐火材料是一种能够抵抗含铁熔渣的优是一种能够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。质耐火材料。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-Fe2O3系系u铁酸镁铁酸镁是是MgO-Fe2O3系统中的系统中的唯一二元化合物唯一二元化合物。方镁石吸收大量方镁石吸收大量Fe2O3后仍具有较高的耐火度。后仍具有较高的耐火度。u固溶铁酸镁石由高温向低温冷却时，所固溶铁酸镁石由高温向低温冷却时，所溶解的铁溶解的铁酸镁酸镁可以可以各向异性

8、的枝状晶体各向异性的枝状晶体或或晶粒包裹体沉析晶粒包裹体沉析出来出来。通常，称此种由晶体中沉析出来的尖晶石。通常，称此种由晶体中沉析出来的尖晶石为为晶内尖晶石晶内尖晶石。如温度升高，沉析的晶内尖晶石，。如温度升高，沉析的晶内尖晶石，可发生可逆溶解。可发生可逆溶解。发生溶解沉析变化，并伴有体发生溶解沉析变化，并伴有体积效应。积效应。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金

9、属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-Al2O3系系n在在镁质耐火材料镁质耐火材料中，人为地中，人为地加入加入Al2O3，可经，可经固固相反应相反应形成形成镁铝尖晶石（镁铝尖晶石（MgO Al2O3，简写，简写MA）。）。镁铝尖晶石镁铝尖晶石是是MgO-Al2O3二元系二元系统中统中唯唯一的二元化合物一的二元化合物，常简称尖晶石。常简称尖晶石。真密度同方真密度同方镁石相近，较镁铁尖晶石低，为镁石相近，较镁铁尖晶石低，为3.55g/cm3。热。热膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。熔点膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。熔点高达高达2105。Colleg

10、e of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-Cr2O3系系n镁铬尖晶石镁铬尖晶石是是MgO-Cr2O3系统中系统中唯一的二唯一的二元化合物元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格常数为。纯镁铬尖晶石的晶格常数为8.32。真密度。真密度4.404.43 g/cm3。纯者熔。纯者熔点约点约2350。MgO-MgOCr2O3

11、最低共熔最低共熔温度温度2300。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-R2O3系系n这些这些尖晶石尖晶石都具有都具有较高的熔点或分解温度较高的熔点或分解温度，与，与MgO的最低共熔温度都较高，其中（的最低共熔温度都较高，其中（MgO-MgOCr2O3）（MgO-MgOAl2O3)（MgO

12、MgOFe2O3)。可见、。可见、由方镁石为主晶相，以这由方镁石为主晶相，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。现液相的温度都很高。其中尤以其中尤以镁铬尖晶石最镁铬尖晶石最为突出。为突出。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”三种

13、尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而。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。性质有一定影响。开始溶解温度、各温度下的溶解度和在开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO-MgOR2O3共熔温度下的最高熔解量有所不同。共熔温度下的最高熔解量有所不同。三种三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列顺序递增：在方镁石中的溶解度按下列顺序递增：Al2O3Cr2O3Fe2O3。College of Chemistry&Materials

14、Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”nR2O3固溶于方镁石，有助于其烧结固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧结，故对促进烧结的影响顺序可如下排列：的影响顺序可如下排列：Fe3+Cr3+Al 3+n方镁石固溶方镁石固溶R2O3，使，使MgO R2O3系统开始形成液系统开始形成液相的温度都有所提高。相的温度都有所提高。以以MgO R2O3系统中固溶系统中固溶同量同量R2O3而论，由于而论，由于MgOCr2O3的熔点最高，同的熔点最高，同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石

15、形成固溶体后开始出现液相温度最高。石形成固溶体后开始出现液相温度最高。含镁铬尖含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MA-MK-C2S系系尽管尽管C2S和和MA都是高耐火相都是高耐火相（2130和和2135），但是），但是它们它们的共熔点却只有的共熔点却只有1418；当尖晶石中当尖晶石中Al2O3被被Cr2O3取取代后，共熔点温度提高代后，共熔点温度提高300度；度；Cr2O3

16、增加，液相量减少增加，液相量减少；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MF-MK-C2S系系C2S和和MF的最低共熔点为的最低共熔点为1415Fe2O3被被Cr2O3取代后，低取代后，低共熔点升至共熔点升至1700 College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MA-MF-C2S系系当尖晶石中当尖晶石中Fe2O3被被Al2O3取代后，取代后

17、低共熔点温度提低共熔点温度提高不大，从高不大，从1415 增加增加到到1418，故对始熔温度故对始熔温度影响较小；影响较小；对于原料中不含对于原料中不含R2O3 氧氧化物时，没有必要添加化物时，没有必要添加Cr2O3College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-CaO-SiO2系系此此三元系统存在矿物相为三元系统存在矿物相为MgO，M2S，CMS，C3MS2，C2S；CaO/SiO2比比是决定镁质耐火材料矿物组成和高是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的温性能的

18、关键因素关键因素。CaO/SiO21.87时，生成高耐火的矿物时，生成高耐火的矿物，而当，而当CaO/SiO21.87时，生成低耐火相的矿物时，生成低耐火相的矿物，严重，严重影响镁质制品的耐火性；影响镁质制品的耐火性；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系系与方镁石处于平衡与方镁石处于平衡的矿物相有：的矿物相有：MF（1750），），CMS，MA，M2S，C3MS2，C2S，C4AF，CA，C5A3，C3A，C3S

19、CaO，C2F；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响R2O3型氧化物的影响型氧化物的影响CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响提高提高C/S比，材料中高熔点相增多，低熔点相降比，材料中高熔点相增多，低熔点相降低，提高了制品的高温强度，低，提高了制品的高温强度，所以镁质材料的所以镁质材料的C/S比应当控制在获得强度最大

20、值的最佳范围；比应当控制在获得强度最大值的最佳范围；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”C/S平衡矿物平衡矿物1.87MF,C3S,MA,C2SCollege of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”CaO在在MgO中的溶解会影响中的溶解会影响C/S比；比；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机

21、非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”R2O3型氧化物的影响型氧化物的影响硼的氧化物硼的氧化物:对于镁对于镁砂来说为强熔剂，显砂来说为强熔剂，显著降低其高温强度；著降低其高温强度；Al2O3、Cr2O3、Fe2O3：降低制品的降低制品的最大强度值，且降低最大强度值，且降低C/S比；比；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点结合物结合物硅酸盐硅酸盐铁的氧

22、化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐尖晶石尖晶石组织结构特点组织结构特点直接结合直接结合陶瓷结合陶瓷结合College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”硅酸盐结合硅酸盐结合系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为硅酸三钙硅酸三钙(C3S）、）、镁橄榄石镁橄榄石（M2S)、钙镁橄榄石钙镁橄榄石（CMS），），镁蔷薇辉石镁蔷薇辉石（C3MS2）和）和硅酸二钙硅酸二钙（C2S）；）；以以C3S为结合物的镁质制品：为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗荷重变形温度

23、高，抗渣好，烧结差，若配料不准或混合不均，烧后得到渣好，烧结差，若配料不准或混合不均，烧后得到的结果不是的结果不是C3S，而是，而是C2S和和CaO的混合物，由于的混合物，由于C2S的晶型转化和的晶型转化和CaO的水化，致使制品开裂；的水化，致使制品开裂；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”以以C3MS2、CMS为结合物的制品为结合物的制品荷重软化变荷重软化变形温度低，耐压强度小；形温度低，耐压强度小；以以C2S为结合物的制品为结合物的制品荷重软化变形温度高，荷

24、重软化变形温度高，耐压强度高，但需加入稳定剂磷灰石，抗渣性耐压强度高，但需加入稳定剂磷灰石，抗渣性好；好；以以M2S为结合物的制品为结合物的制品荷重软化变形温度高，荷重软化变形温度高，耐压强度高，但是烧结性差，抗渣性好；耐压强度高，但是烧结性差，抗渣性好；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”铁的氧化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐C2F降低制品的烧成温度，降低荷重软化温度；降低制品的烧成温度，降低荷重软化温度；MF降低制品的热震稳定性；降低制品的热震稳定性；气氛波动

25、下使用，应当控制制品的铁含量；气氛波动下使用，应当控制制品的铁含量；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”尖晶石结合物尖晶石结合物以以MA为结合物的制品：为结合物的制品：热震稳定性高（等轴晶热震稳定性高（等轴晶系，热膨胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变系，热膨胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变形温度高；形温度高；MA能从方镁石中转移出能从方镁石中转移出MF，从而消除了，从而消除了MF因因温度波动引起的溶解及析出作用，提高了方镁石温度波动引起的溶解及析出作用，提高了

26、方镁石的塑性，消除对热震稳定性的不良影响；的塑性，消除对热震稳定性的不良影响；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”陶瓷结合和直接结合陶瓷结合和直接结合对高温下含对高温下含MgO和液相的镁砖中，为了不使液相不和液相的镁砖中，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致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提高，提高，加入加入Cr2O3是非常有利的是非常有利的用尖晶石或用尖晶石或C2S、M2S高熔点矿物作为次要相对直高熔点矿物作为次要相对直接结合

27、是非常有利的。接结合是非常有利的。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”四、镁质原料四、镁质原料菱镁矿菱镁矿:理论化学组成理论化学组成为为MgO 47.82%，CO2 52.18%，密度，密度2.96-3.21 g/cm3，烧后，烧后3.51-3.56 g/cm3海水镁砂海水镁砂:密度密度3.30-3.49 g/cm3冶金镁砂冶金镁砂College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖

28、晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”普通镁砖与镁硅砖的生产工艺普通镁砖与镁硅砖的生产工艺原料：原料：MgO 87%，CaO 3.5%，SiO2 5.0%,密度大于密度大于3.53g/cm3颗粒组成：颗粒组成：紧密堆积和烧结；紧密堆积和烧结；配料：配料：镁砂，废砖，结合剂，水镁砂，废砖，结合剂，水混合：混合：粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；成型成型:高压成型高压成型干燥：干燥：进进100-120，出，出40-60烧成：烧成：1500-1600 烧成烧成五、镁质制品的生产工艺五、镁质制品的生产工艺College of Chemistry&Materials Science无机

29、非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”镁铝砖的生产工艺镁铝砖的生产工艺u以镁铝尖晶石为主要结合物以镁铝尖晶石为主要结合物；uAl2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性提高，当性提高，当Al2O3含量小于含量小于10%时，砖较致密；时，砖较致密；uAl2O3加入量为加入量为5-10%；u矾土、镁砂共磨矾土、镁砂共磨；u严格控制严格控制CaO和和SiO2的含量的含量；u临界粒度较普通镁砖大些临界粒度较普通镁砖大些；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材

30、料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”镁钙砖的生产工艺镁钙砖的生产工艺u以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物；u热震稳定性差热震稳定性差；u稳定剂：稳定剂：磷灰石磷灰石(0.3%)和铁磷和铁磷(0.5-0.7%)；u制品中制品中Al2O3 含量和含量和C/S的大小的大小，对矿物组成及荷，对矿物组成及荷重软化有很大影响，重软化有很大影响，C/S应为应为2.2-3,Al2O335%,CaO 35-45%,SiO2及及R2O3杂质总量杂质总量不大于不大于4%；u颗粒组成：颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂；骨料为白云石，细粉为镁砂；u坯

31、料制备坯料制备:烘砂，结合剂烘砂，结合剂(作用）及其制备，作用）及其制备，u成型成型College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”u热处理和浸渍热处理和浸渍:致密化；致密化；砖的强度提高；砖的强度提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗剥落性提高；抗剥落性提高；抗水化性能提高；抗水化性能提高；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材

32、料”第三节第三节 MgO-CaO-Cu镁碳砖镁碳砖是由是由烧结镁石或电熔镁砂和碳素材料烧结镁石或电熔镁砂和碳素材料石墨为原料，石墨为原料，以含碳树脂作结合剂以含碳树脂作结合剂，经混练、经混练、成型和成型和220左右热处理，左右热处理，由碳素形成连续由碳素形成连续网络相将方镁石晶粒包裹而构成的制品。网络相将方镁石晶粒包裹而构成的制品。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”u强度强度-优质石墨是碳的结晶体优质石墨是碳的结晶体，在，在2500左右仅为左右仅为粘稠状，在常

33、压下约粘稠状，在常压下约3600以上才挥发；以上才挥发；u当制品中的碳素结合剂经在隔绝空气条件下烘烤，当制品中的碳素结合剂经在隔绝空气条件下烘烤，促使碳素树脂聚合，强化碳素材料同镁砂颗粒的亲促使碳素树脂聚合，强化碳素材料同镁砂颗粒的亲和力和结合力，并形成碳素连续网络以后，则由碳和力和结合力，并形成碳素连续网络以后，则由碳素连续网络相结合石墨与方镁石构成的耐火制品，素连续网络相结合石墨与方镁石构成的耐火制品，却却具有很高的耐高温性能。具有很高的耐高温性能。主要特点：主要特点：College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料

34、碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”u石墨多晶体具有较低的热膨胀性和很石墨多晶体具有较低的热膨胀性和很高的导热性，高的导热性，251000膨胀系数为膨胀系数为3.34 l0-6/；1000导热系数高达导热系数高达60 w/m。所以，。所以，镁碳砖具有良好的镁碳砖具有良好的耐热震性。耐热震性。耐热震性耐热震性College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”抗渣性抗渣性u石墨不受熔渣润湿，化学稳定性很高，当方石墨不受熔渣润湿，化学稳定性很高，当方镁石晶粒间由石墨填充

35、并由碳素构成连续相镁石晶粒间由石墨填充并由碳素构成连续相时，时，制品不易受熔渣渗透和侵蚀。制品不易受熔渣渗透和侵蚀。故凡由碳故凡由碳结合的制品结合的制品抗渣性皆很强。抗渣性皆很强。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”氧化稳定性氧化稳定性u石墨几乎全由碳素构成，石墨几乎全由碳素构成，约从约从450即开始氧化。即开始氧化。故当制品中碳含量过高时极易氧化而影响强度。故当制品中碳含量过高时极易氧化而影响强度。但含碳量过少，如小于但含碳量过少，如小于10，制品中不易形成，

36、制品中不易形成碳网络相，也影响耐蚀性。碳网络相，也影响耐蚀性。为提高强度和抗氧为提高强度和抗氧化性能，生产中必须采用适当组成和含量的石化性能，生产中必须采用适当组成和含量的石墨；墨；应以残碳率较高的树脂作结合剂，并相应应以残碳率较高的树脂作结合剂，并相应加入适量固化剂。加入适量固化剂。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”尖晶石耐火材料尖晶石耐火材料u尖晶石的化学通式：尖晶石的化学通式：AOR2O3（或（或AR2O4）；）；u按原料及其组成分为：按原料及其组成分为

37、铬砖，铬镁砖铬砖，铬镁砖，镁铬砖镁铬砖，镁铝镁铝尖晶石耐火材料；尖晶石耐火材料；u用途：用途：炼钢炉，水泥回转窑，玻璃窑蓄热室，炼钢炉，水泥回转窑，玻璃窑蓄热室，炼铜炉；炼铜炉；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”第一节第一节 铬尖晶石质耐火材料铬尖晶石质耐火材料u在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬矿石，并非单在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬矿石，并非单纯由纯由MK构成，而多为不同尖晶石的固溶体复合尖构成，而多为不同尖晶石的固溶体复合尖晶石晶石:(Mg,Fe2+

38、)(Cr,Al,Fe3+)2O4 其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大的其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大的主要成分为铬铁矿（主要成分为铬铁矿（FeO.Cr2O3，简写，简写FK）。）。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”u含含FeO的铬铁矿结合的的铬铁矿结合的镁质耐火制品镁质耐火制品，氧化产生收氧化产生收缩，还原产生膨胀。缩，还原产生膨胀。含铁高的尖晶石，在氧化气含铁高的尖晶石，在氧化气氛下，从氛下，从350开始到开始到1000显著氧化，其中的显著氧化，

39、其中的FeO氧化为氧化为Fe2O3。u氧化终了，氧化终了，Fe2O3与与Cr2O3形成固溶体形成固溶体，因，因晶格常晶格常数由大变小，体积收缩。数由大变小，体积收缩。若随后发生还原作用，若随后发生还原作用，则在则在450开始，约到开始，约到1050结束，又使结束，又使FeO转化转化为为Fe2O3，形成尖晶石，因晶格松弛，产生膨胀。，形成尖晶石，因晶格松弛，产生膨胀。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”第二节第二节 镁铝尖晶石质耐火材料镁铝尖晶石质耐火材料uMgO

40、Al2O3，含，含MgO 8.3%，Al2O371.7%；u尖晶石质耐火材料分为：尖晶石质耐火材料分为：方镁石方镁石-尖晶石尖晶石耐火材料，耐火材料，Al2O3 30 wt%；尖晶石尖晶石-方镁石方镁石耐火材料，耐火材料，Al2O3 30-68 wt%；尖晶石耐火材料尖晶石耐火材料，Al2O3 68-73 wt%；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”一、生产方法一、生产方法n镁砂（烧结或电熔的）中配以的镁砂（烧结或电熔的）中配以的Al2O3原料原料（矾土（矾土原料、工业氧化铝）；原料、工业氧化铝）；n镁砂中加入预合成尖晶石粉镁砂中加入预合成尖晶石粉；n尖晶石的合成：尖晶石的合成：电熔尖晶石；电熔尖晶石；烧结尖晶石；烧结尖晶石；轻烧尖晶石；轻烧尖晶石；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“碱性及尖晶石质耐火材料碱性及尖晶石质耐火材料”二、化学组成对性能的影响二、化学组成对性能的影响uAl2O3含量：含量：8-20%；uCaO(0.5-1%)和和Fe2O3(0.2-0.8%)的影响；的影响；