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,销售炉底预砌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,炉底预砌厂家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,销售炉底预砌占有比例达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。炉底预砌厂家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。
生产辽宁镁铬砖用的原料有天然原料、合成原料以及工业氧化铬与氧化铝等。天然原料如各种级别的烧结镁砂、销售炉底预砌普通铬矿以及杂质含量低的铬精矿。合成原料由较纯菱镁矿的轻烧料与铬精矿经细磨、混匀、压坯,然后再高温煅烧制得的共烧结料;由菱镁矿与铬矿经电熔制得的电熔镁铬料(也称熔粒镁铬料);还有电熔镁砂、炉底预砌厂家电熔镁铝尖晶石等。合成料一般是杂质含量低的原料。将上述原料采用不同组合与配方可制成各种名目繁多的镁铬砖。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,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。
这种熔铸镁铬砖的相组成:方镁石及其固熔体50%,尖晶39%,硅酸盐不超过10%;结构致密(总气孔率<12.0%),耐压强度高达140〜165MPa,销售炉底预砌荷重0.18MPa变形5%的温度高达2050℃,但热震稳定性差和价格昂贵,被优质再结合镁铬砖取代。白云石砖是由天然白云石煅烧而成的白云石砂制成的。白云石砖中w(CaO)≥40%、w(MgO)≥35%,还含少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质。若砖中的CaO、炉底预砌厂家MgO质量比小于1.39,则称为镁质白云石砖。为了提高抗热震性,开发出了ZrO2+白云石砖和ZrO2+镁白云石砖。白云石砖主要用于不锈钢精炼炉(AODVOD炉等)和水泥窑烧成带中。
镁铬砖中的铬尖晶石很难被水泥成分润湿,一般认为分散在液相中的Cr2O3,可以提高液相的粘度,抑制液相向砖深部渗透,所以在水泥回转窑烧成带的高温度区,销售炉底预砌大多数使用镁铬砖。但在高温下水泥熟料与砖直接接触,使砖熔融时氧化镁与水泥熟料反应生成CMS,这样就加快了砖的损毁。镁铬砖在水泥窑内使用时,在碱的作用下, 炉底预砌厂家3价铬转化为氧化能力极强的6价铬,在空气内铬化物的含量超过10mg/m3,水溶液含铬量超过0.5mg/L时,将对人体产生极为严重的危害,从80年代中期起工业化国家纷纷制定一系列环保、卫生等方面的规范,镁铬砖的使用受到了一定的限制。
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