第五章 碱性耐火材料
—— 镁砂加入量 同时考虑蛇纹石和铬矿消耗的MgO 蛇纹石：M3S2H2 → M3S2+M→M2S 铬矿：FeO+O2→Fe2O3+MgO→MF
→→氧化气氛烧成
→→普通镁铬砖烧成温度 1550℃～1600℃ （4） 主要性能 —— 荷重软化温度＞ 1550 ℃ —— 高温体积稳定性好 —— 抗热震性＞镁砖
—— 镁砂↑，或镁砂与部分铬矿共磨，抗渣性↑
第五章 碱性耐火材料
● 铬矿和镁砂加入量的确定
—— 铬矿加入量
2100℃时，MgO可固溶40%Cr2O3； 1700℃时，MgO可固溶14%Cr2O3。
→→理论上，为保证1700℃时有二 个固相，Cr2O3应大于14%，但因 尖晶石生成中体积膨胀，一般控制 Cr2O3在14%以下。 →性能受到限制
第五章 碱性耐火材料
（2）直接结合方式的形成条件 ◆ 高纯镁砂+铬铁矿精矿，∑SiO2＜2%，一般C/S＜ 0.93 →→ 减少硅酸盐相（特别是低熔点硅酸盐相） ◆ 添加Cr2O3微粉（铬绿） ◆ 烧成温度＞1750℃→→次生尖晶石 ◆ 控制冷却速度→→晶间尖晶石（有时还有晶内尖晶 石） ◆ 提高Cr2O3加入数量→→尖晶石数量↑、硅酸盐相粘度↑ →→硅酸盐呈孤岛状 →→→体积膨胀→
◆ C/S＜0.4，高温强度大； ◆ C/S＞0.4，高温强度小； ◆ SiO2含量高时高温强度大。
第五章 碱性耐火材料
TiO2对不同含量Cr2O3的MgO-Cr2O3砖 致密度的影响 a:5%Cr2O3,b:18%Cr2O3,c:30%Cr2O3
（1）定义：烧结镁砂＋铬铁矿→普通镁铬砖（镁铬砖） （2） 组成选择
加入氧化镁，使熔点较低的
蛇纹石变为高熔点的镁橄榄石。
第五章 碱性耐火材料
（3） 配料特点 3MgO· 2SiO2· 2H2O+MgO→2[2MgO·SiO2]+2H2O (Fen· Mgm)O· (Cr· Al)2O3+MgO→(Fen-1· Mgm+1)O· (Cr· Al)2O3+FeO
第五章 碱性耐火材料
（3）基本性质
◆ 立方晶系，呈黑褐色，密度4.0~4.8g/cm3 ◆ 熔点1900~2050℃，莫氏硬度5.5~7.5 ◆ 呈中性，抗酸性和碱性渣侵蚀 ◆ 体积稳定，加热到1750℃而不收缩 ◆ 高温强度大
—— 可直接用做耐火材料（引流砂、“过渡料”）
第五章 碱性耐火材料
3） 普通镁铬砖
点阵间隔：MgAl2O4＜ MgCr2O4 ＜ MgFe2O4
25-900℃ 热膨胀系数 10-6，℃－1
镁铬尖晶石 5.7-8.55
镁铁尖晶石 12.7-12.8
镁铝尖晶石 7.6
第五章 碱性耐火材料 3 铬尖晶石质耐火材料 1）概述
（1）定义 镁铬尖晶石 （2）分类
● 化学成分
—— 镁铬砖（55％≤MgO＜80％） —— 铬镁砖（25％≤MgO＜55％） —— 铬砖（Cr2O3≥25％， MgO＜25％）
预合成镁铬尖晶石
第五章 碱性耐火材料
铬矿颗粒与周边方镁石紧密接触的“直接结合” （500×，油浸物镜）
第五章 碱性耐火材料
（3）直接结合镁铬砖的性能
30
1.0 0.8
MgO溶解度，质量%
C/S=1 C/S=3
蚀损指数
含Cr2O3不纯
0.6 0.4 0.2 0.0
20
1750℃×4h C/S=1
0 10
2） 铬铁矿
（1）定义：由含铬的颗粒和脉石矿物组成。 （2）主要组成：(Fe· Mg)O· (Cr· Al)2O3
第五章 碱性耐火材料
脉石： 镁的硅酸盐，如蛇纹石（3MgO· 2SiO2· 2H2O）、 叶状蛇纹石、橄榄石和镁橄榄石等。 一般M/S摩尔比＜2，主要以蛇纹石为主。
铬铁矿化学成分变化很大 Cr2O3 18~62% Fe2O3 2~30% FeO 0~18% Al2O3 0~33% MgO 6~16%
第五章 碱性耐火材料
讨论：
试分析耐火材料层裂、网裂和龟裂产生的原因？
第五章 碱性耐火材料
试述刚玉-莫来石耐火材料中莫来石的引 入方式或种类、莫来石合成料的生产工 艺路线和影响合成料质量的因素。
为什么将刚玉与莫来石放在一起？（请结合 上节课讲的内容思考）
第五章 碱性耐火材料
广义尖晶石化学通式：AO· R2O3（ AR2O4）
第五章 碱性耐火材料
● 结合方式
—— 普通结合镁铬砖 —— 直接结合镁铬砖 —— 再结合/半再结合/共烧结镁铬砖 —— 化学结合镁铬砖 —— 熔铸镁铬砖
（3）主要应用 ◆ 水泥回转窑 ◆ 玻璃窑蓄热室 ◆ 精炼炉（RH炉，VOD炉，AOD炉） ◆ 有色冶金炉 ◆ 石灰窑 ◆ 混铁炉
第五章 碱性耐火材料
第五章 碱性耐火材料 4） 直接结合镁铬砖
（1）定义 杂质含量较低的铬矿＋较纯的镁砂→≥1700℃烧成 根据不同的需要和用途，有时可选用1～2种镁砂和1～2种铬 矿进行配料。 —— 水泥窑（镁砂细粉和部分颗粒，铬矿颗粒，Cr2O3 3％～14％） —— 冶金炉衬（Cr2O3尽可能高，20％，镁砂和铬矿共磨）
氧化气氛下，过剩的氧化镁
体积膨胀
2 FeO+1/2 O2→Fe2O3 Fe2O3+MgO→MgO·Fe2O3
第五章 碱性耐火材料
● 如何减轻加入MgO后引起的体积膨胀？
—— 铬矿作粗颗粒
—— MgO作细粉 —— 砖间放置铁板
● 铬矿和镁砂比例的影响
—— 1∶1，或铬矿临界颗粒↑或粗颗粒量↑，抗热震最好 —— 铬矿↑，抗铁氧化物能力↓
第五章 碱性耐火材料
思考： 如何进一步提高普通镁铬砖的性能（抗渣 渗透性，高温力学性能）？
第五章 碱性耐火材料
课 间 休 息
第五章 碱性耐火材料
案例分析：
某厂生产的低蠕变莫来石质烧成砖在
某铁厂高炉热风炉上试用，经使用不到3年 时间，炉衬严重变形，发生垮塌。试分析 其可能产生的原因，并说明为什么？
含Cr2O3纯
10
20 30 Cr2O3, %
40
50
0
10
20
30
40
Al2O3含量பைடு நூலகம்质量%
不同Cr2O3的MgO-Cr2O3砖抗渣性能变化
在CaO-SiO2-MgO-Al2O3系中MgO溶解度 与C/S及Al2O3含量之间的关系（1700℃）
Cr2O3/MgO比高的镁铬砖耐侵蚀性良好
第五章 碱性耐火材料