鎂質耐火磚主要是以是以菱鎂礦、海水鎂砂和白云石等作為原料,以方鎂石為主晶相、氧化鎂含量在80%以上的耐火磚屬于堿性耐火磚,鎂質耐火磚主要分為鎂磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鈣磚、鎂碳磚及其他品種等。高純鎂磚的荷重軟化點和耐熱震性都遠較一般鎂磚為好。耐火度高,對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性,是一種重要的高級耐火材料。
1、鎂磚的主要性能
a、耐火度
因為方鎂石(MgO)結晶的熔點很高,可達2800℃,故鎂磚的耐火度在一般耐火磚中是最高的,通常在2000℃以上。
b、高溫結構強度
鎂磚的高溫強度不好,荷重開始軟化溫度在1500~1550℃之間,比耐火度低500℃以上。
c、抗渣性
鎂磚屬于堿性耐火材料,對于CaO、FeO等堿性熔渣的抵抗能力很強,故通常用做堿性熔煉爐的砌筑材料,但對于酸渣的抵抗力則很差。鎂磚不能與酸性耐火材料相接觸,它們在1500℃以上就相互起化學反應而被侵蝕。因此,鎂磚不能和硅磚等混砌。
d、熱穩定性
鎂磚的熱穩定性很差,只能承受水冷2~8次,這是它的很大缺點。
e、體積穩定性
鎂磚的熱膨脹系數大,在20~1500℃之間的線膨脹系數為14.3×106,故砌磚過程中,應留足夠的膨脹縫。
f、導熱性
鎂磚的導熱能力約為粘土磚的幾倍。故鎂磚砌筑的爐體外層,一般應有足夠的隔熱層,以減少散熱損失。不過鎂磚的導熱性隨溫度升高而下降。
g、 水化性
煅燒不夠的氧化鎂與水作用,產生以下反應:
MgO+H2O→Mg(OH)2
這稱為水化反應。由于此反應,體積膨脹達77.7%,使鎂磚遭受嚴重破壞,產生裂紋或崩落。鎂磚在儲存過程中必須注意防潮。
2、鎂磚的應用
鎂磚在冶金工業中應用很廣。煉鋼工業中可用來砌筑堿性平爐爐底和爐墻,頂吹轉爐爐襯,電弧爐爐墻、爐底,均熱爐和加熱爐爐底,混鐵爐內襯。有色冶金工業中用以砌筑銅、鎳、鉛鼓風爐爐缸、前床,精煉銅反射爐,礦石電爐內村等。
鎂鋁磚、鎂鉻磚和鎂碳磚:
1)鎂鋁磚
鎂鋁磚是采用含鈣少的煅燒鎂砂(MgO>90%,CaO<2.2%)作原料,加入約8%的工業氧化鋁粉,以亞硫酸紙漿廢液做結合劑,在1580℃的高溫下燒成的制品。
鎂鋁磚的礦相組成是以方鎂石為主晶,鎂鋁尖晶石(MgO. Al2O3)為基質。后者代替鎂磚中的鈣鎂橄欖石,成為方鎂石的結合劑。
鎂鋁磚與鎂磚比較,具有以下特點:
(1)鎂鋁磚的耐急冷急熱性好,可承受水冷20~25次,甚至更高。
(2)由于鎂鋁尖晶石本身的熔點較高,故鎂鋁磚的高溫結構強度比鎂磚有所改善,達到1520~1580℃,甚至更高。
鎂鋁磚具有以上優良性能,故在我國已廣泛用做煉鋼平爐,煉銅反射爐等高溫熔煉爐爐頂的砌筑材料,取得了延長爐子壽命的效果。大型平爐可達300爐左右,中小型平爐在1000爐以上。
2)鎂鉻磚
鎂鉻磚是加鉻鐵礦于燒結鎂砂中做為原料制成的含Cr2O3≥8%的耐火制品, 其主要礦相組成為方鎂石和含鉻尖晶石(MgO. Cr2O3)。
鎂鉻磚對堿性熔渣的侵蝕有一定的抵抗能力,高溫下的體積穩定性好,在1500℃時重燒線收縮很小。主要缺點是鉻尖晶石吸收氧化鐵后,使磚的組織改變,引起“暴脹”,加速磚的損壞。
鎂鉻磚常用來砌筑煉銅爐、電爐、回轉窯及平爐的某些部位。
3)鉻質耐火磚
含Cr2O3量較高(30%以上),而MgO量較少(10~30%)的耐火磚為鉻質耐火磚。
它的主要特性是屬于中性耐火材料,因為Cr2O3屬于中性氧化物,故對堿性熔渣和酸性熔渣都有良好的抵抗能力。鉻磚有時用來砌筑在酸性耐火磚和堿性耐火磚交界的地方,以免酸性耐火磚與堿性耐火磚之間在高溫下起反應。
4)鎂碳磚
鎂碳磚是采用高純度鎂砂、電熔鎂砂、石墨粉為原料,以中溫瀝青為結合劑,高壓成型而制成。
鎂碳磚在我國是近幾年來發展起來的一種新型高級耐火材料。該制品具有熱穩定性好,荷重軟化溫度與高溫抗折強度高,抗堿性渣侵蝕能力強的特點。
鎂碳磚是當前煉鋼爐采用的主要耐火材料之一,它主要用于轉爐、電爐的渣線部位其爐襯及爐外精煉的鋼包等。由于其性能比鎂磚和焦油白云石磚好,故用在煉鋼爐上爐齡壽命可大大提高。