半再结合镁铬砖位于采用一部分直接结合镁铬砖原料替代再结合砖中的预合成原料,生产中间包属于再结合砖和直接结合中的过渡产品,由于采用了高档镁砂等非预合成原料,相较于再结合镁铬砖有更好的抗热震性。根据原料以及生产工艺的不同,常用于铜冶炼工业中的镁铬砖可分为:1)中间包价格普通硅酸盐结合镁铬砖;2)直接结合镁铬砖;3)再结合镁铬砖;4)半再结合镁铬砖;5)共烧镁铬砖;6)熔铸镁铬砖。这6种镁铬砖其抗热震性及抗侵蚀性能不同,一般来说,耐火材料不能同时兼顾抗热震性以及抗侵蚀性。
可以看出,不同工艺的镁铬耐火材料高温强度变化规律如下:硅酸盐结合镁铬耐火材料<直接结合镁铬耐火材料<半再结合镁铬耐火材料<电熔再结合镁铬耐火材料。生产中间包由于高温抗折强度主要代表了砖中各矿物的结合情况,这说明电熔再结合镁铬砖的结合强度最大,因而高温下其抗侵蚀冲刷能力。由于液相在不同晶粒间的渗透能力要低于在相同晶粒间的渗透能力,中间包价格当液相含量固定时,第二固相的出现会使固-固接触增加,从而能够提高砖的高温强度。在生产电烙再结合镁铬砖或半再结合镁铬砖时,添加预合成镁铬砂为原料,从而提高了第二固相的含量,使砖的高温强度增大。采用1100℃,风冷1次后的残存强度百分率比较各种镁铬砖的热震稳定性,不同生产工艺镁铬砖中普通镁铬砖的热震稳定性最,半再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖次之,电熔再结合镁铬砖最差。铬矿是生产镁铬砖的主要原料,因来源的不同,其主要杂质含量各异。此外,铬矿的加入量也会对镤铬砖的性能产生影响。本部分将主要阐明铬矿来源及加入量对直接结合镁铬砖性能的影响。
有些国家曾用氧化铝代替辽宁镁铬砖铬铁矿,制造热震稳定MgO·Al2O3(Al2O330%~40%MgO60%~70%)。生产中间包但含有铬尖晶石的砖的抗渣性强,因为铬尖晶石在硅酸盐熔液的熔解度比铝尖晶石低最初在温度剧烈波动的ASEA-SKF150t钢罐渣线部位试用Radex-DB605砖,中间包价格使用寿命只有8次。为延长该ASEA-SKF钢罐渣线(特别是最接近电极部位)寿命,曾试用过熔铸镁铬砖。以“corhart104”为代表的熔铸镁铬砖,由55%镁砂和45%铬铁矿混合原料经电弧炉在2500℃的共晶熔液浇铸而成,经过释放热应力,最后用金刚石切磨加工。
硅酸盐结合镁铬砖的典型显微结构照片灰色颗粒为镁砂,白色的中颗粒为铬矿。白色颗粒为铬矿,生产中间包灰色浑圆状颗粒为镁砂,由于该硅酸盐结合镁铬砖烧成温度高,大于1580℃,因此,镁砂颗粒内包含有大量的尖晶石脱溶相。硅酸盐结合镁铬砖的基质中主晶相为粒状方镁石,中间包价格镁砂和铬矿颗粒间或各自颗粒间则多以灰白色薄膜状硅酸盐(CMS)胶结相或为气孔所隔离,其次有少量的复合尖晶石(白色)填充于方镁石晶间,但直接结合程度很低。基质为较致密的网络状结构,气孔多为条状,少部分呈封闭趋势。由于硅酸盐结合的显微结构特征不利于普通镁铬耐火制品的高温力学性能和抗化学侵蚀性能,因此硅酸盐结合镁铬砖通常用于对性能要求不苛刻的部位。
自20世纪60年代中期,在水泥回转窑高温带就开始使用直接结合镁铬砖。镁铬砖主要成分是氧化铬,生产中间包占有比例达8%〜20%。氧化铬的很多优点其他氧化物很难代替。氧化铬的原料来源于铬铁矿,使用于镁铬砖的铬铁矿具有提高抗热震性、抗侵蚀性、挂窑皮性、高温强度高、导热系数低等诸多优点,价格又很低廉。若不考虑环保因素,镁铬砖是一种性价比很高的耐火材料。但是,众所周知,镁铬砖会产生大量水溶性六价铬,六价铬是一种强致癌性的重金属污染物。中间包价格水泥生产过程中产生的六价铬,主要来源就是回转窑烧成带的镁铬砖。目前使用过的废弃镁铬砖基本上没有被利用,也未采取集中堆放处理,会对水源和土壤造成严重污染,已引起社会的广泛关注。半再结合镁铬砖是指以部分电熔镁铬砂为原料烧成的耐火制品。半再结合镁铬砖的主要矿物组成为方镁石、尖晶石和少量硅酸盐。其抗热震生优于直接结合镁铬砖。半再结合镁铬砖的主要应用部位有:闪速炉沉淀池池壁;电炉炉膛;澳斯麦特炉;反射炉炉底工作层、出铜口。
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