镁铝尖晶石质耐火材料分析.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,耐火材料工艺学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020年2月10日星期一4时54分9秒,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020年2月10日星期一4时54分9秒,#,4,镁铝尖晶石质耐火材料,（,1,）定义：,MgO,、,Al,2,O,3,（,2,）应用,:,大型水泥回转窑,玻璃窑蓄热室,石灰窑,电炉炉顶,炉外精炼炉,钢包,炉衬,连铸功能材料,1,）概述,第五章 碱性耐火材料,中国,:,上世纪,50年代,镁铝砖或原位反应方镁石,-,尖晶石砖,(Al,2,O,3,含量,10%),上世纪,80,年代,铝矾土和菱镁矿,/,轻烧镁粉合成镁铝尖晶石原料,方镁石尖晶石砖,上世纪,90,年代,矾土尖晶石材料刚玉尖晶石材料,（,3,）发展历史：,第五章 碱性耐火材料,前苏联,:,上世纪,40,年代开始研究，但至,1964,年才有产品开发。,日本,:,1976,年开始在水泥工业中使用镁铝尖晶石砖,90,年前后刚玉尖晶石材料,欧洲,:,上世纪,30,年代,奥地利,Radex-A,，英国,上世纪,70,年代末,对方镁石尖晶石制品表现出较大的兴趣,第五章 碱性耐火材料,按,Al,2,O,3,含量,分,方镁石,尖晶石耐火材料,（,Al,2,O,3,30%,）,第一代（镁铝砖，,Al,2,O,3,10%,）,第二代（方镁石,-,尖晶石砖,10,Al,2,O,3,30%,）,尖晶石,-,方镁石耐火材料（,Al,2,O,3,3068%,）,尖晶石耐火材料（,Al,2,O,3,6873%,）,尖晶石,-,刚玉耐火材料（,73%,Al,2,O,3,90%,）,刚玉,-,尖晶石耐火材料,（,Al,2,O,3,90%,）,（,4,）分类：,第五章 碱性耐火材料,按,尖晶石引入方式,分,原位生成尖晶石,预合成尖晶石,Al,2,O,3,+MgOMgAl,2,O,4,m,1,/d,1,m,2,/d,2,m/d,V57,第五章 碱性耐火材料,（,1,）镁铝尖晶石组成,化学式：,MgOAl,2,O,3,（,MgO28.3%,，,Al,2,O,3,71.7%,）,2,）镁铝尖晶石的合成,第五章 碱性耐火材料,MgO-Al,2,O,3,系相平衡图,富铝尖晶石固溶体,阳离子,空,位型固溶体,阳离子空缺可捕获,FeO,、,MnO,脱溶形成双固相,第五章 碱性耐火材料,富铝尖晶石固溶体带有阳离子晶格缺陷，,Al,2,O,3,固溶愈多，缺陷,愈多，晶格常数愈小。,热膨胀系数降低，,抗热震性,第五章 碱性耐火材料,不同,Al,2,O,3,含量镁铝尖晶石晶格常数,（,2,）镁铝尖晶石的反应与烧结,合成反应,+,烧结,900,1200,开始形成尖晶石，,1400,反应显著，,1550,反应基本结束,。,原位反应合成 预先合成,第五章 碱性耐火材料,尖晶石形成,(,互扩散,),图解表,离子扩散,MgO,Mg Al,2,O,4,Al,2,O,3,3Mg,2+,(0.074nm)2Al,3+,(0.057nm),界面上的反应,4 MgO 4 Al,2,O,3,-3 Mg,2+,-2Al,3+,+2Al,3+,+3 Mg,2+,产物,Mg Al,2,O,4,3 Mg Al,2,O,4,第五章 碱性耐火材料,MgO,侧：外延生长机理生长,Al,2,O,3,侧：内延生长机理生长,MgAl,2,O,4,第五章 碱性耐火材料,1800,下,MgAl,2,O,4,晶界迁移率,第五章 碱性耐火材料,理论尖晶石,：,晶界迁移速度,大,富,Al,2,O,3,尖晶石,：,Mg,2,阳离子缺陷,Al,2,O,3,，缺陷,越多，,晶界迁移速度,尖晶石易形成，,但难,致密化,，,气孔多,富,MgO,尖晶石,：,固溶度有限，方镁石,“钉扎效应”晶界迁移速度,尖晶石形成慢，但易致密化。,第五章 碱性耐火材料,（,3,）镁铝尖晶石合成工艺,如何,实现,镁铝尖晶石,的,预,先,合成？,第五章 碱性耐火材料,原料,MgO,源,菱镁矿、轻烧镁粉、镁砂、碳酸镁、氢,氧化镁等；,Al,2,O,3,或铝氧源,铝矾土生料、铝矾土欠烧料、铝,矾土熟料、工业氧化铝、氢氧,化铝等。,外加剂,B,2,O,3,、,MgCl,2,、,MgF,2,、,AlF,3,、,TiO,2,、,Fe,2,O,3,、,BC,4,、,BaCO,3,、,ZnO,、,BaO,等。,第五章 碱性耐火材料,一步法烧结合成,菱镁矿,+,铝矾土生料干法共磨成型烧成尖晶石熟料,一步半法烧结合成,轻烧镁粉,+,铝矾土生料干法共磨成型烧成尖晶石熟料,二步法烧结合成,菱镁矿,+,铝矾土生料干法共磨成型轻烧（,1300,）,破碎成型烧成尖晶石熟料,电熔法,合成路线,第五章 碱性耐火材料,分类,化学组成,富镁尖晶石,理论尖晶石,/,真尖晶石,富铝尖晶石,化学纯度,矾土基尖晶石,/,中档尖晶石氧化铝基尖晶石,/,高纯尖晶石,生产工艺,轻烧尖晶石（活性）,烧结尖晶石,电熔尖晶石,第五章 碱性耐火材料,课 间 休 息,第五章 碱性耐火材料,MgO,与,MA,有一定的互溶度，共熔点1995。,方镁石中可固溶,Al,2,O,3,18%，MA,为主的固溶体含,MgO39%，,温度下降，互溶度降低，1500,MgO、MA,二者完全脱溶。,MgO,熔点28,00,，,MA2105,，左侧始溶温度高。,为提高高温性能，,镁铝砖组成应偏于,MgO,一侧,。,（,1,）主成分,MgO,的确定,3,）方镁石尖晶石材料,第五章 碱性耐火材料,提高镁质材料,抗渗透 抗热震性,（,2,）次成分,Al,2,O3,的确定,高温下双固相 增加,MA,量,砖中,Al,2,O,3,可控制在,cd,区域内，,但应尽量靠近,c,端。,第五章 碱性耐火材料,不同尖晶石含量方镁石,-,尖晶石砖线膨胀率变化,不同尖晶石含量方镁石,-,尖晶石砖热震后残余强度变化,第五章 碱性耐火材料,不同尖晶石含量方镁石,-,尖晶石砖荷重软化温度变化,不同尖晶石含量方镁石,-,尖晶石砖热态抗折强度变化,第五章 碱性耐火材料,热震稳定性良好；,抗铁渣、,K,2,O,和,Na,2,O,的硫酸盐侵蚀性强；,还原气氛下体积稳定性优良；,抗游离,CO,2,、,SO,2,和,SO,3,冲刷性能强。,（,3,）主要性能,第五章 碱性耐火材料,Al,2,O,3,512%,耐高温、抗侵蚀、抗热震,Al,2,O,3,1020%,抗热震,Al,2,O,3,1525%,抗,SO,3,、,碱性硫酸盐侵蚀,中间包挡渣墙和镁质涂料、尖晶石滑板,水泥窑和石灰窑过渡带、烧成带内衬,玻璃窑蓄热室格子砖,第五章 碱性耐火材料,抗碱性渣侵蚀能力不及镁铬砖；,（抗渣渗透性能较差）,水泥窑挂窑皮性差。,缺点：,MgO-Al,2,O,3,-TiO,2,/ZrO,2,/Sialon/Alon,；,MgO-Al,2,O,3,-FeO/SiO,2,/CaO,。,第五章 碱性耐火材料,钢包结构示意图,4,）刚玉,-,尖晶石材料,渣线,耐熔损性；,包壁,抗结构剥落和热剥落；包底,抗结构剥落和热剥落，机械剥落，耐熔损性。,第五章 碱性耐火材料,包壁：,抗结构剥落和热剥落,-,板状刚玉或富铝尖晶石,抗含钙渣渗透 抗含铁、锰渣渗透,刚玉,-,（富铝）尖晶石复相耐火材料,第五章 碱性耐火材料,熔渣主要成分：,CaO,、,SiO,2,、,FeO,、,MnO,等,Al,2,O,3,+(CaO)CA,6,/CA,2,V,MA,+(FeO,MnO),尖晶石固溶体,熔渣中的,CaO,，,FeO,，,MnO,，熔渣成分以,SiO,2,为主，粘度增大，熔渣向耐火材料中扩散困难；,尖晶石固溶体促进烧结，形成阻挡层；,CA,6,、,CA,2,是高熔点相，生成反应伴随体积膨胀，使组,织进一步致密化。,抗渣渗透性提高。,第五章 碱性耐火材料,抗渣机理,刚玉,-,尖晶石材料中尖晶石,组分与耐侵蚀性之间的关系,（,LD,渣，,1650,，,4h,）,尖晶石中,MgO,含量与渣,渗透和侵蚀指数之间的关系,第五章 碱性耐火材料,尖晶石组分及加入量的选择,理论,尖晶石含量,对刚玉,-,尖晶石材料抗渣性的作用,第五章 碱性耐火材料,熔渣渗透指数与尖晶石砂中,Al,2,O,3,之间的关系（,LD,渣，,1650,，,4h,）,镁砂加入量与熔渣侵蚀指数之间的关系,镁砂加入量与熔渣渗透,指数之间的关系,当以镁砂引入原位反应生成尖晶石时,尖晶石引入形式,第五章 碱性耐火材料,铝镁质材料细粉中,MgO/SiO,2,比,对线变化率的影响（,1500,，,3h,）,A,：,Al,2,O,3,-MgO-CaO,材料,B,：,Al,2,O3-MA-CaO,材料,C,：,Al,2,O,3,-MgO-CaO-SiO,2,材料,D,：,Al,2,O,3,-MA-CaO-,低,SiO,2,材料,E,：,Al,2,O,3,-MA-CaO-,高,SiO,2,材料,氧化硅微粉对铝镁质材料,荷重软化,性能的影响,氧化,硅微粉可吸收尖晶石反应中体积膨胀，但应控制其掺加数量。,第五章 碱性耐火材料,认识,：,尖晶石组分富铝尖晶石尖晶石中,MgO10%,；,尖晶石加入量,2040%,；,尖晶石引入方式预合成尖晶石、镁砂。,材料中,MgO=28%,第五章 碱性耐火材料,刚玉,富铝尖晶石,高铝矾土 矾土基尖晶石,MgO-Al,2,O,3,-SiO,2,系,第五章 碱性耐火材料,Al,2,O,3,-MgO-SiO,2,系,1600,等温截面图,MgO-Al,2,O,3,-SiO,2,系,1600,等温截面图,建议,：,矾土,-,尖晶石材料基质组成点,宜选择在绿色区域；,如果原料杂质含量较高，或,氧化硅微粉加入量较大，其,基质组成点应落在,M-MA-,M,2,S,区域内。,第五章 碱性耐火材料,包壁：,高纯铝镁系材料（刚玉,-,尖晶石或刚玉,-,氧化镁）,主要用于大、中型钢包（包龄,120-300,炉次）,矾土,-,尖晶石材料（矾土,-,尖晶石或矾土,-,氧化镁）,主要用于小型钢包（包龄,60-110,炉次）,第五章 碱性耐火材料,作业：,方镁石,尖晶石材料主要使用在那些部位？,尖晶石一般以何种形式引入？加入量如何控制？,作业：,方镁石,尖晶石材料主要使用在哪些部位？,尖晶石一般以何种形式引入？其加入量如何控制？,第五章 碱性耐火材料,