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耐材百科

镁质砖

  镁质砖是一类以氧化镁(MgO)为主要成分(通常含量在80%以上)的碱性耐火材料。它们因其优异的耐高温性能和强大的抗碱性熔渣侵蚀能力而闻名,主要用于碱性环境苛刻的工业窑炉。

一、主要类型和特点

镁质砖不是一个单一产品,而是一个系列。下表列出了其主要类型和核心特点:

类型主要成分与特性优点缺点主要应用领域
普通镁砖MgO≥87%,由烧结镁砂经破碎、成型、高温烧成。耐火度高(>2000℃),抗碱性渣强,价格相对较低。热震稳定性差,抗酸性渣能力极弱。转炉、电炉、钢包、混铁炉等
镁铬砖MgO+Cr₂O₃,由镁砂和铬矿制成。抗碱性渣优,热震稳定性优于普通镁砖,高温强度高。六价铬(Cr⁶⁺)环保问题(有毒,难处理)水泥回转窑、平炉、精炼炉
直接结合镁铬砖高纯度镁砂和铬矿,在更高温度下烧成,形成方镁石-尖晶石直接结合。高温性能、抗侵蚀性、蠕变性能均优于传统镁铬砖。同样存在铬污染问题。水泥回转窑烧成带、RH炉、VOD炉等
镁铝尖晶石砖MgO+Al₂O₃,生成镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)结合相。热震稳定性非常好,抗碱渣能力良好,无铬环保。抗侵蚀性略逊于优质镁铬砖。水泥回转窑过渡带、钢包精炼炉、玻璃窑蓄热室
镁钙砖(镁白云石砖)MgO+CaO,游离CaO存在。具有净化钢水功能(与钢水中S、P等杂质反应),抗碱性渣优。CaO易水化,储存和施工要求极高(需防潮)。AOD炉、不锈钢精炼炉
镁碳砖MgO+C(石墨),用树脂或沥青结合,经低温热处理。卓越的抗热震性和抗熔渣渗透性,高温强度高。在氧化气氛下碳易被氧化,失去保护作用。转炉、电炉、钢包渣线、精炼炉

二、镁质砖的优点和缺点

优点

  1. 高耐火度:氧化镁的熔点高达2800℃,使其非常适用于超高温环境。

  2. 优异的抗碱性渣侵蚀性:这是其最核心的价值,能有效抵抗石灰(CaO)等碱性熔渣的化学侵蚀。

  3. 高强度:高温下仍能保持良好的结构强度,耐金属熔液和熔渣的冲刷。

缺点

  1. 热震稳定性差:氧化镁的热膨胀系数较大,导致砖在温度急剧变化时容易产生裂纹和剥落。这是普通镁砖的致命弱点(镁碳砖和镁铝尖晶石砖对此有改善)。

  2. 抗酸性渣能力弱:容易被SiO₂等酸性成分侵蚀。

  3. 易水化(针对镁钙砖):含有游离CaO的镁钙砖在空气中容易吸收水分发生水化反应,导致体积膨胀粉化,因此对包装、储存和施工干燥要求极为严格。

  4. 环保问题(针对镁铬砖):含铬砖在使用后废弃时,其中的Cr³⁺可能转化为有毒的Cr⁶⁺,造成环境污染,其处理成本高昂。


三、主要应用领域

镁质砖是以下高温工业不可或缺的内衬材料:

  1. 钢铁冶金工业:这是镁质砖最大的应用领域。

    转炉:炉衬主要使用镁碳砖。

    电炉:炉壁热点区和渣线使用镁碳砖。

    精炼炉(LF炉、VOD/AOD炉):炉衬和渣线使用镁铬砖、镁碳砖或镁钙砖(AOD炉)。

    钢包:渣线部位普遍使用镁碳砖。

  2. 水泥工业:

    回转窑:烧成带和过渡带传统上使用镁铬砖。但由于环保要求,现在正大量被无铬的镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖等替代。

  3. 有色冶金工业:

    铜、镍冶炼的反射炉、转炉、精炼炉等,用于抵抗碱性炉渣。

  4. 玻璃工业:

    玻璃窑蓄热室上部格子体,使用镁铬砖或镁铝尖晶石砖,以抵抗碱性挥发物的侵蚀。

四、选型与使用注意事项

  1. 根据炉渣性质选择:这是首要原则。碱性环境用镁质砖,酸性环境则选用硅砖、锆刚玉砖等酸性材料。

  2. 考虑热震条件:如果炉子温度波动频繁剧烈,应优先选择热震稳定性好的镁碳砖或镁铝尖晶石砖,而非普通镁砖。

  3. 关注环保趋势:无铬化是行业明确的发展方向。在新建或维修窑炉时,应尽量避免使用镁铬砖,优先考虑镁铝尖晶石砖、镁铁砖等环保替代品。

  4. 严格遵守施工规范:

    特别是对于镁钙砖,必须确保环境干燥,砖体不得受潮,砌筑后要快速烘炉,防止水化。

    对于镁碳砖,砌筑时通常使用树脂结合的镁质干砌胶,避免用水性泥浆。

  5. 配套正确的烘炉曲线:镁质砖,尤其是体积密度高的品种,导热性好但热膨胀大,必须严格按照升温曲线烘炉,使砌体内的温度梯度平缓,避免产生过大热应力导致损坏。


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