堿性耐火材料的鎂鋁質耐火材料

鋼包是煉鋼工業中不可缺少的重要設備，作為鋼包內襯的耐火材料玻璃陶瓷原料，發生了幾次大的變化。以前是采用傳統的經燒結而成的粘土磚和三等高鋁磚，這種耐火材料在使用過程中顯示出較差的耐剝落性和耐侵蝕性，使用壽命低，平均只有10次，經處理也只能達到20次左右。隨著煉鋼技術的發展，鋼水護外精煉對鋼包內襯耐火材料要求的提高，在20世紀即年代初，曾經推廣應用整體

澆注鎂鋁質盛鋼桶內襯材質。這種內襯整體性好，顯著提高了使用壽命，但存在烘烤鋼包時間長，有較嚴重的掉渣現像，對於中小型鋼廠多數沒有專用設備的情況下，拆包困難。為了彌補這方面的不足，繼而成功的應用鋁鎂不燒磚。該襯磚築砌容易，烘烤時間短和易拆包，但仍存在易戮渣和耐剝落性差的問題。在此基礎上，為了克服鋁鎂不燒磚鋼包內襯容易貓渣的問題，在即年代後期又研制了鋁鎂碳不燒磚，取代鋁鎂不燒磚。該材質綜合了鋁鎂材料和含碳材料的性能。鋁鎂碳不燒磚具有的主要優點是:手工皂材料沒有磚縫熔損，具有較好的抗渣能力和抗熱振性，克服了鋼水和渣的滲透引起的結構剝落現像，使用壽命明顯提高等。該制品由於是不燒或低溫燒成，節約能源，降低了成本，經濟效益十分明顯，引起了人們的注意。

早在60年代，己經開發鎂鋁尖晶石磚，但未投放市場。為了解決鉻在生產和使用中的問題，日本在70年代推出了含尖晶石鎂磚。即往鎂砂中添加燒結尖晶石，並在隧道窯中高溫(1900C)燒成鎂尖晶石磚。以尖晶石替代氧化鉻和氧化鐵。那年代各種鎂鋁尖晶石磚紛紛問世，但其使用壽命不如鉻鎂磚。在弄清了損毀的原因後，此種磚的性能有了根本的改進，從而可以和鉻鎂磚相匹敵。

尖晶石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質制品的優異性能，如抗渣性，抗剝落性及抗蠕變性能早已為人們所知。前蘇聯自1942年起已有研究，1964年已有產品開發，但是歐洲直到20世紀70年代末才對這種制品表現出較大的興趣，日本在1976年就開始在水泥工業中使用鎂鋁尖晶石磚。近年來，國際上對鎂鋁尖晶石及制品的研究日益增多。

中國在20世紀勸年代開始用礬土和菱鎂礦(或輕燒MgO)合成鎂鋁尖晶石原料的研究。近年來，還開展了一系列制取鎂鋁尖晶石結合鎂質制品工藝的研究，取得了不少成就，但是性能優異的高純制品卻一直苦於高的燒成很度而受到限制。國內有人用活性尖晶石粉。把國外的超高溫燒成工藝(1 850c)降到1 660C。但是對於一般以煤為燃料的普通耐火窯爐而言，仍是難以做到的。為此，國內的耐火材料專家及學者將自制活性鎂鋁膠作為結合劑，研究了用活性鎂鋁膠作結合劑的高純鎂磚及尖晶石結合鎂磚的性能，利用鎂鋁膠的活性，使這兩種性能優異的制品在1 550℃燒成，為在普通耐火廠的窯滬中燒制這類高級制品提供了可能。

中國某些大型鋼鐵企業的耐火材料研究者及專家近期研制並應用了鎂鋁尖晶石不燒磚。通過活性石灰回磚窯的生產實際，研制開發了鎂鋁尖晶石不燒磚。使用表明，研制的鎂鋁尖晶石不燒磚在活性石灰回轉窯的燒成使用壽命達1年以上。長時間以來，直接結合鎂鉻磚由干具有優良的抗渣性和耐侵蝕性，被普遺用於大型堿性回轉窯。但隨著環保間題的日益嚴重，鎂鉻制品在使用後

產生的六價鉻已成為世界公認的問題，為此，研究耐剝落性好，熱膨脹率低，組織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁系耐火材料，作為鎂鉻系耐火材料最佳替代材料應用於堿性回轉窯。自20世紀初不定形耐火材料出現之後，就逐步在冶金行業得到廣泛化工原料的應用。今天，一些工業發達國家的不定型耐火產量幾乎占耐火材料總量的一半。目前鋼鐵行業應用範圍最廣，使用最最大的耐火材料是鎂鋁系不定型耐材，約占不定型耐材生產總量的85%，被廣泛應用在轉爐耐火材料、鋼包、鐵包、加熱爐及高爐，幾乎遍及所有冶金熱工設備。

鎂鋁尖晶石(MgO?Al2O3 )具有較高的熔點、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩定性好，同時它具有較穩定的化學性質，對堿性熔渣具有較強的抵抗能力，是鋁鎂不燒磚得以使用的核心點，是提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來人工合成鎂鋁尖晶石技術的逐步成熟，使用合成好的尖晶石材料直接生產鋼包磚成為可能，可使其特性顯著提高。

鎂鋁尖晶石的質量是關系到鎂鋁尖晶石磚能否達到合適效果的關鍵間題之一。通過試驗室的試驗篩選和有關資料的介紹，富鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝落性和抗熱振性能都比較好。但鋼包在生產操作過程中各種條件因素比較多，要求鎂鋁尖晶石加人量應在30%一40%較為合理。因此在制磚過程中，除加人生產好的人工尖晶石外，還必須加人電熔鎂鈔粉和剛玉粉，使之在使用過程中再生成二次尖晶石。從而提高磚體墓質部分的性能，為控制原料有害雜質特別是低熔點物Na20和K2O含量，原料的選用需特別注憊。

鎂鋁尖晶石(也稱尖晶石)的化學式為MgO-Al2O3，含Mg0為28。3%，Al2O3為71。7%。尖晶石僅是Mg0-Al2O3二元系統相圖中的一個中間化合物，其熔點為2 135 C。Bartha指出，鎂鋁尖晶石與鎂鉻尖晶石相比，主要優點是對還原性氣氛如游離CO2，游離SO2/SO3及游離K2O/Na2O的抗蝕性強，以及具有較好的熱穩定性與耐磨性。目前工業生產和使用的大部分尖晶石耐火材料Al2O3含量約在8%一15%之間。