纳米材料对镁铬质耐火材料性能的影响.doc

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1、纳米材料对镁铬质耐火材料的影响文献综述1.镁铬耐火材料的发展及应用1.1镁铬耐火材料的发展镁铬耐火材料是用镁砂和铬矿石配合制备的一种碱性耐火材料，从上世纪的1913-1915年镁铬砖的出现至今已有近百年的发展历程，生产镁铬制品的传统工艺是将铬矿和镁砂搭配混合配料烧结而成，由于烧成的镁铬镁制品比原材料镁砂、铬矿性能都优越，且高温体积稳定性好、强度高，对热震的敏感较小，同时由于其化学性质呈碱性[1]，被迅速地推广与应用。1935年烧成的或化学结合不烧的MgO-Cr2O3砖开始生产，大约1955年以后直接结合镁铬砖出现，用高温1700℃下烧成和降低硅含量至约2%的制备方法

2、来制得优质原料，之后在1962年直接结合镁铬砖开始投入市场，并被广泛应用于炼钢、水泥、有色冶金及化学工业等[2]。但是到八十年代后期，MgO-Cr2O3系耐火材料使用量开始下降了。其主要原因是铬矿价格上涨，成本增加，并在一些情况下被MgO-C替代使用。一些学者用电熔镁砂、精细石墨粉(比表面积5m2·g-1)和Si粉制作的含3%(w)石墨的MgO-C砖，在RH炉中使用性能优异[3]。镁铬材料生产和使用量减少的直接原因是生态学上存在的有害的CrO3，Cr+6对人体有害，因此世界各国都主张限制甚至取消镁铬砖的生产和使用。不过正如第三届国际耐火材料研讨会中所指出的，对于炉外

3、精炼耐火材料来说，最耐侵蚀的仍是镁铬制品。有色金属冶炼中更是无法替代[4]。1.2镁铬砖的分类随着炉外精炼及有色冶金技术的发展，对镁铬耐火材料提出了越来越高的要求，其性能在不断的改进。目前分为以下几种：(1)直接结合镁铬砖：虽然仍是镁-铬系统，但是把杂质含量考虑进去，尤其是SiO2和CaO的含量。这种砖将杂质(SiO2，CaO)减少至最低程度并在高温下烧成，其特点是：晶粒直接多成直接接触。这种结合把方镁石和铬矿颗粒边界直接连在一起，在高温下形成固态，从而提高了镁铬耐火材料的强度及抗渣性能。(2)再结合镁铬砖：国外将全由人工合成原料共烧结镁铬料或电熔镁铬料(或加有部分

4、电熔镁砂)制作的镁铬砖称为再结合镁铬砖。而国内只将全用电熔镁铬料制成的镁铬砖称为再结合镁铬砖。为了与国际上较为一致，以采用共烧结镁铬砖(coclinkeredmagnesite-chromebrick)与电熔再结合镁铬砖或熔粒再结合镁铬砖(fusedgrainreboundedmagnesite-chromebrick)为宜。再结合镁铬砖制砖原料较纯，所以需要在1750℃以上的高温或超高温下烧成。其显微结构特征是尖晶石等组元分布均匀，耐火物晶粒之间直接接触。其抗侵蚀和冲刷方面比直接结合镁铬砖好。(1)半再结合镁铬砖：以人工合成原料作颗粒，以铬精矿与镁砂为细粉制成的镁

5、铬砖都应成为半再结合镁铬砖。而国内将由电熔镁铬料作为颗粒，以共烧结料为细粉或以铬精矿与镁砂为混合细粉制作的镁铬砖都称为半再结合镁铬砖。为了做为区分，可以将电熔镁铬料作颗粒，共烧结镁铬料为细粉制成的镁铬砖称为熔粒-共烧结镁铬砖。这类砖也是在1700℃以上高温烧成，砖内耐火物晶粒之间也是以直接结合为主。其优点是抗热震性好，抗侵蚀冲刷性能也较为优异。(2)熔铸镁铬砖:熔铸镁铬砖的生产工艺不同于生产常规的烧结耐火材料的方法，该砖是用镁砂和铬矿加入一定量的外加剂，经混合压坯与素烧、破碎成块，进电弧炉熔融，再注入模内退火然后生产成母砖；母砖经切磨等加工制成所需要的砖型。熔铸镁铬

6、砖是经过熔融、浇注、整体冷却制成的致密熔块，熔渣只可能在砖的表面有熔蚀作用，而不可能出现渗透现象。但其生产难度大，价格昂贵，而且由于在高温下为刚形体所以热震稳定性差。(3)全合成镁铬砖：全合成镁铬砖又称共烧结镁铬砖，随着耐火材料生产厂家装备水平一不断提高，使用高压压球机和高温或超高温竖窑(回转窑)来生产优质烧结合成镁铬砂，用百分之百的烧结合成镁铬砂为原料，再经过高温烧成，所制得的就是全合成镁铬砖。其特点是抗侵蚀性好，高温体积稳定性好等。(4)化学结合不烧镁铬砖：一般采用镁砂和铬矿为制砖原料，以聚磷酸钠或六偏磷酸钠或水玻璃为结合剂压制的镁铬砖。不需要高温烧成，只在20

7、0℃左右温度下进行烘烤。由于未经高温烧成，砖中镁砂会水化，因此这种砖不能长期存放。1.3镁铬耐火材料的应用1.3.1镁铬耐火材料在有色冶金中的应用有色金属冶炼一般有干法和湿法，主要是干法使用耐火材料。下面简单介绍下炼铜工艺设备及所用耐火材料损毁机理。1.3.1.1铜冶炼的工业炉有闪速炉(Theflash-smeltingprocess，奥托昆普)、炼铜转炉(分为竖式和卧式)、诺兰达炉(ReactorNoranda)、白银炉以及艾萨-奥斯麦特炉等[5]。炼铜的主要工艺流程[6]：图1炼铜主要工艺流程1.3.1.2有色冶金用耐火材料损毁机理研究对耐火材料的侵蚀主要包