第6章碱性耐火材料课件1
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耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿
③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, 晶粒之 间直接结合数目增多高 →→高温强度↑
2020/11/27
材料科学与工程学院
14
2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
2020/11/27
材料科学与工程学院
15
3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
2020/11/27
材料科学与工程学院
耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
2020/11/27
2020/11/27
材料科学与工程学院
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
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3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
2020/11/27
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耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
2020/11/27
碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件
碱性耐火材料镁质和镁铬质
使用教材：王维邦主编《耐火材料工艺学》 李楠等编著《耐火材料学》
主要参考书： 林彬荫，吴清顺编著《耐火矿物原料》 李广平，张垂昌编著《相图基础与耐火材料相平衡》 徐平坤，魏国钊编著《耐火材料新工艺技术》 谭丙煜《耐火材料工艺原理》 高振昕等编著《耐火材料显微结构》
主要参考期刊： “耐火材料” “国外耐火材料”（现改为“耐火与石灰”）
问题一、什么是碱性耐火材料?
概况（survey）
1、定义：碱性耐火材料是指在高温下易与酸性耐火材料、
酸性渣、酸性熔剂或氧化铝起化学反应的耐火材料。
2、分类
◆ 镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。 ◆ 石灰耐火材料：CaO≥95%，方钙石。 ◆ 白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。
镁化白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
11
MF胶结方镁石的显微结构
4 尖晶石-硅酸盐系
尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MA-M2S MA-CMS
固化温度， ℃ 1720
1410
系统 MK-M2S MK-CMS
固化温度， ℃ 1860
1490
系统 MF-M2S MF-CMS
固化温度， ℃
约1690
1410
MA-C3MS2 MA-C2S
1710
系统 MgO-MK-M2S
固化温度， ℃
1850
系统 MgO-MF-M2S
固化温度， ℃
MgO-MA-CMS MgO-MA-C3MS2
MgO-MA-C2S
1410 1430 1415
MgO-MK-CMS
1490
MgO-MF-CMS
MgO-MKC3MS2
MgO-MK-C2S
使用教材：王维邦主编《耐火材料工艺学》 李楠等编著《耐火材料学》
主要参考书： 林彬荫，吴清顺编著《耐火矿物原料》 李广平，张垂昌编著《相图基础与耐火材料相平衡》 徐平坤，魏国钊编著《耐火材料新工艺技术》 谭丙煜《耐火材料工艺原理》 高振昕等编著《耐火材料显微结构》
主要参考期刊： “耐火材料” “国外耐火材料”（现改为“耐火与石灰”）
问题一、什么是碱性耐火材料?
概况（survey）
1、定义：碱性耐火材料是指在高温下易与酸性耐火材料、
酸性渣、酸性熔剂或氧化铝起化学反应的耐火材料。
2、分类
◆ 镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。 ◆ 石灰耐火材料：CaO≥95%，方钙石。 ◆ 白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。
镁化白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
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MF胶结方镁石的显微结构
4 尖晶石-硅酸盐系
尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MA-M2S MA-CMS
固化温度， ℃ 1720
1410
系统 MK-M2S MK-CMS
固化温度， ℃ 1860
1490
系统 MF-M2S MF-CMS
固化温度， ℃
约1690
1410
MA-C3MS2 MA-C2S
1710
系统 MgO-MK-M2S
固化温度， ℃
1850
系统 MgO-MF-M2S
固化温度， ℃
MgO-MA-CMS MgO-MA-C3MS2
MgO-MA-C2S
1410 1430 1415
MgO-MK-CMS
1490
MgO-MF-CMS
MgO-MKC3MS2
MgO-MK-C2S
耐火材料(6)碱性耐火材料
第二节 白云石质耐火材料
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二、稳定性白云石耐材 稳定性白云石是指大气下稳定性很高的人工合成的无游离 CaO的白云石熟料。 生产：熟料破粉碎、筛分、合理级配——加入4%-6%的水混 合——成型即得不烧制品。 稳定性白云石熟料的细粉可作为结合材料——白云石水泥。 可代替镁砖使用，主要用于炼钢炉的副炉底和炉衬的安全 层、加热炉均热床和高温段炉底，以及水泥窑高温带、化 铁炉和盛钢桶的内衬.
5
第一节 镁质耐火材料
1、普通镁砖/镁钙砖/镁硅砖
由M2S、CMS、C3MS2和C2S等硅酸盐相将方镁石联结为 整体而构成的制品，性质主要依硅酸盐相而异。 (1)强度和荷重软化温度。
6
普通镁砖/镁钙砖/镁硅砖
(2)耐热震性较低 (2)耐热震性较低 方镁石的热膨胀性较高（14×10－6／℃）。 铁酸镁等矿物反复固溶于方镁石中和脱溶，产生结构 应力。 结合相不同。 （3）抗渣性 以M2S为结合相的，具有一定抵抗含铁介质侵蚀的性能。 由CMS和C3MS2结合的，由于在结合过程中较易形成连续 液相，抗渣蚀能力较差。
2. 镁方铁矿 [(Mg, Fe)O]
Mg2＋与Fe2＋离子互相置换形成的连续固溶体。 出现液相温度1850℃，完全液化温度超过2000℃，能够抵抗含铁 熔渣的优质耐火材料。
3
第一节 镁质耐火材料
二、结合相 1、MgO•R203 (镁铁、镁铝、镁铬尖晶石)
– –
熔点和分解温度较高（铬>铝>铁） R203固溶于方镁石，有助于烧结（铁>铬>铝）
15
第二节 白云石质耐火材料
第三节 镁橄榄石质耐火材料
主晶相镁橄榄石（M2S）占65%-75%； 弱碱性耐火材料，可用于高温下受重负荷较大的情况； 用作有色冶金炉的炉衬材料，炼钢转炉和电炉的安全衬， 炼钢平炉的蓄热室和玻璃熔窑蓄热室的格子砖，锻造加热 炉和水泥窑的内衬材料。
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二、稳定性白云石耐材 稳定性白云石是指大气下稳定性很高的人工合成的无游离 CaO的白云石熟料。 生产：熟料破粉碎、筛分、合理级配——加入4%-6%的水混 合——成型即得不烧制品。 稳定性白云石熟料的细粉可作为结合材料——白云石水泥。 可代替镁砖使用，主要用于炼钢炉的副炉底和炉衬的安全 层、加热炉均热床和高温段炉底，以及水泥窑高温带、化 铁炉和盛钢桶的内衬.
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第一节 镁质耐火材料
1、普通镁砖/镁钙砖/镁硅砖
由M2S、CMS、C3MS2和C2S等硅酸盐相将方镁石联结为 整体而构成的制品，性质主要依硅酸盐相而异。 (1)强度和荷重软化温度。
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普通镁砖/镁钙砖/镁硅砖
(2)耐热震性较低 (2)耐热震性较低 方镁石的热膨胀性较高（14×10－6／℃）。 铁酸镁等矿物反复固溶于方镁石中和脱溶，产生结构 应力。 结合相不同。 （3）抗渣性 以M2S为结合相的，具有一定抵抗含铁介质侵蚀的性能。 由CMS和C3MS2结合的，由于在结合过程中较易形成连续 液相，抗渣蚀能力较差。
2. 镁方铁矿 [(Mg, Fe)O]
Mg2＋与Fe2＋离子互相置换形成的连续固溶体。 出现液相温度1850℃，完全液化温度超过2000℃，能够抵抗含铁 熔渣的优质耐火材料。
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第一节 镁质耐火材料
二、结合相 1、MgO•R203 (镁铁、镁铝、镁铬尖晶石)
– –
熔点和分解温度较高（铬>铝>铁） R203固溶于方镁石，有助于烧结（铁>铬>铝）
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第二节 白云石质耐火材料
第三节 镁橄榄石质耐火材料
主晶相镁橄榄石（M2S）占65%-75%； 弱碱性耐火材料，可用于高温下受重负荷较大的情况； 用作有色冶金炉的炉衬材料，炼钢转炉和电炉的安全衬， 炼钢平炉的蓄热室和玻璃熔窑蓄热室的格子砖，锻造加热 炉和水泥窑的内衬材料。
《碱性耐火材料》课件
质量控制
化学成分分析
对耐火材料的化学成分进行严格控制，确保 其符合相关标准和客户要求。
物理性能检测
对耐火材料的物理性能进行检测，如密度、 气孔率、热膨胀系数等。
微观结构观察
采用显微镜等手段观察耐火材料的微观结构 ，如晶粒大小、相组成等。
成品检验与包装
对成品进行严格的质量检验，确保无缺陷， 并进行适当的包装和标识。
抗腐蚀性
对酸性炉渣和熔融金属具有一定 的抵抗能力。
碱性耐火材料的优势与局限性
• 良好的热震稳定性：能承受温度骤变引起 的热冲击。
碱性耐火材料的优势与局限性
局限性
对碱性渣的抵抗能力较差。
在高温下容易与含氧化钙高的炉渣发生化学反应。
长期使用过程中可能会发生结构变化和性能衰退。
对未来发展的建议与展望
陶瓷烧成窑
碱性耐火材料用于陶瓷烧成窑的内衬，承受高温 和化学侵蚀，确保陶瓷产品的质量和产量。
玻璃熔炉
在玻璃熔炉中，碱性耐火材料用于制造熔池、通 道和流道等关键部位，确保玻璃液的流动和均匀 性。
陶瓷和玻璃制品的烧成
碱性耐火材料作为陶瓷和玻璃制品烧成的载体， 提供良好的热稳定性和化学稳定性。
其他领域
水泥工业
研究和发展新型的制备技术，如3D打印技术，以实现耐火材料的 快速、高效、定制化生产。
纳米技术应用
利用纳米技术改善耐火材料的微观结构和性能，提高其高温稳定性 和抗侵蚀性。
复合技术
通过复合技术将耐火材料与其他材料结合，实现多功能化和高性能 化。
新材料开发
01
高性能碱性耐火材料
研发具有更高性能的碱性耐火材料，满足高温、高压、高腐蚀等极端条
03
未来研究应关注材料的复合化、纳米化和 智能化方向。
耐火材料PPT课件
32
第32页/共96页
CaO-Fe2O3
• 系统内有三个化合物： C2F、CF、CF2；
33
第33页/共96页
CaO-MgO-SiO2
34
第34页/共96页
CaO-SiO2-Al2O3
35
第35页/共96页
CaO-MgO-Al2O3
36
第36页/共96页
二、天然白云石原料和合成白云石
• 白云石的理论组 成:CaO30.41%， MgO21.87%,CO24 7.72%,CaO/MgO= 1.39,密度 2.85g/cm3,硬度 3.5-4;
7
第7页/共96页
MgO-Cr2O3系
• 镁铬尖晶石是MgO－Cr2O3系 统中唯一的二元化合物。纯镁 铬尖晶石的晶格常数为8.32A 。 真密度4.40～4.43 g/cm3。纯 者熔点约2350℃。MgOMgO·Cr2O3最低共熔温度 2300℃。
8
第8页/共96页
MgO-R2O3系
• 这些尖晶石都具有较高的
熔点或分解温度，与MgO
的最低共熔温度都较高，
其中（MgO－
M g O ·C r 2 O 3 ） （ M g O － MgO·Al2O3)（MgO－ MgO·Fe2O3)。可见、由 方镁石为主晶相，以这些
尖晶石为结合相构成的镁
质耐火材料开始出现液相
的温度都很高。其中尤以
第9页/共96页
9
• 三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖 晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。
• Al2O3、Cr2O3、 Fe2O3：降低制品的 最大强度值，且降低 C/S比；
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CaO-Fe2O3
• 系统内有三个化合物： C2F、CF、CF2；
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CaO-MgO-SiO2
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CaO-SiO2-Al2O3
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第35页/共96页
CaO-MgO-Al2O3
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二、天然白云石原料和合成白云石
• 白云石的理论组 成:CaO30.41%， MgO21.87%,CO24 7.72%,CaO/MgO= 1.39,密度 2.85g/cm3,硬度 3.5-4;
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第7页/共96页
MgO-Cr2O3系
• 镁铬尖晶石是MgO－Cr2O3系 统中唯一的二元化合物。纯镁 铬尖晶石的晶格常数为8.32A 。 真密度4.40～4.43 g/cm3。纯 者熔点约2350℃。MgOMgO·Cr2O3最低共熔温度 2300℃。
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MgO-R2O3系
• 这些尖晶石都具有较高的
熔点或分解温度，与MgO
的最低共熔温度都较高，
其中（MgO－
M g O ·C r 2 O 3 ） （ M g O － MgO·Al2O3)（MgO－ MgO·Fe2O3)。可见、由 方镁石为主晶相，以这些
尖晶石为结合相构成的镁
质耐火材料开始出现液相
的温度都很高。其中尤以
第9页/共96页
9
• 三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖 晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。
• Al2O3、Cr2O3、 Fe2O3：降低制品的 最大强度值，且降低 C/S比；
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耐火材料讲义PPT课件
对不合格的耐火砖进行返 工或报废处理，防止不合 格品流入市场。
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。
耐火材料课件1
五 耐火材料的使用性能
耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使 用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温 度、高温蠕变性、体积稳定性、抗热震性、抗 侵蚀性等。
1 耐火度 耐火度指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔融和软 化的性能。 耐火度并不代表制品的使用温度，因为耐火材料在使用的 过程中经常在经受高温作用的同时，还伴随着荷重和 外物的熔剂作用，因此使用温度往往比耐火度低得多。
五 干燥
通常，经过成型后的砖坯含水率都在3.5%以上，强度 比较低，必须经过干燥，降低水分含量，提高强度，以 便运输装窑和烧成。常用的干燥设备有隧道干燥器。
六 装窑 七 烧成（生坯→制品）
烧结：物料经高温作用，变成具有一定强度和气孔率很 低，甚至无气孔的致密石状物的工艺过程。
砖坯在加热过程中，发生一系列物理化学变化 200℃之前——砖坯排除残余水分； 200-1000℃——分解氧化阶段（气孔率↑ 强度↓） 1000℃以上——液相出现，新晶体生成，坯体收缩 烧结阶段—— 最高温度，保温阶段（各种反应完全，致密化） 冷却阶段——析晶，晶型转变，玻璃相固化
第一节 耐火材料的定义及分类
一 耐火材料的定义 耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非 金属材料，用作高温窑炉等热工设备的结构 材料，以及工业用高温容器和部件的材料， 并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
二 耐火材料的分类
1 按照耐火度分：
2 按照形状和尺寸分为：定形耐火制品和不定形耐火材料
一 原料的选取和制备
（1）选矿 （2）干燥与煅烧 （3）破碎与筛分
二 配料
是指按照制品的类型和性能要求，将准备好的原料按 照设计好的配方按比例配合起来。配料的基本原则是 能获得成型后的密实坯体和制品的致密度，从而保证 制品的性能。配方包括按规定比例配合的各种原料量。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
制品 名称
普通 镁砖
镁硅砖
C2S结合 镁砖
C3S结合 镁砖
化学成分，％
MgO CaO
SiO2
92.9 1.19
3.16
87.8 1.50
8.0
84.46 7.74
3.4
85.22 8.31
2.88
C/S 荷重软化温度，
(质量比)
℃
0.38
1550
0.19
1640
2.28
1900
2.89
1840
（2） 铁的氧化物和铁酸盐
C/S 分子比
C/S 质量比
相 组 合
固化 温度,℃
0 0 MgO M2S
1860
0-1.0
0-0.93
MgO M2S CMS 1502
1.0 1-1.5 1.5 1.5-2.0 2.0
0.93 0.93-1.4 1.4 1.4-1.87 1.87
MgO CMS
1490
MgO CMS C3MS2
1490
思考题： 如何优化镁质耐火材料的相组成及显微结构？
M 93.88 75.37 86.87 38.00 19.87
P: Periclase； S: Spinel； F: Forsterite； T: Magnesioferite； L: Silicate phase
方镁石
镁橄榄石
镁铁矿
Effect of C/S ratio on the mechanical strength of the fired samples
(一) CaO和SiO2及C/S比的影响
低熔点结合相↑，制品高温强度↓
→→镁质材料的C/S比应控制在获得强度最大 值的最佳范围。
烧成镁质制品的相组成
Sample M1 M2 M3 M4 M5
C/S 1.49 0.32 0.16 0.07 0.067
Calculated Phase Composition (wt.%)
MgO C3MS2
1575
MgO C3MS2
C2S
1575
MgO C2S
1890
→→CaO／SiO2比是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能 的关键因素。
（七）MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系统
n(CaO)/n(SiO2) 相组合
固化温度，℃
＜1.0 (M,F’)O
M2S CMS MA 1380
C/S比对镁质制品蠕变的影响
C/S比
基质矿物组成
变形速度
1∶1
CMS，C3MS2
高速度
2∶1
C2S
低速度
1∶3
M2S，CMS 与2∶1变形速度大约相同
3∶1
C3S，C4AF
低速度
添加物的影响： —— Y2O3等稀土氧化物 —— WO3 —— ZrO2
1,2,3: CaWO4 4,5: CaWO4+MgWO4+C3S(m)+CMS(m) 6: C2S
MgO-MKC3MS2
MgO-MK-C2S
1490 约1700
MgO-MFC3MS2
MgO-MF-C2S
1410
→→“方镁石-尖晶石-硅酸盐”系统固化温度的变化规律 与
“尖晶石-硅酸盐”系统固化温度的基本一致。
（六）MgO-CaO-SiO2系统
CaO-MgO-SiO2系统固面图
镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系
◆ FeO→（Mg·Fe）O无限固溶体，烧结↑，但MgO晶体 塑性↓，高温强度↓
◆ Fe2O3→MF→（MF+MgO ）有限固溶体，烧结↑， 但塑性↓，抗热震↓
◆ C2F:（ C2F+MgO）有限固溶体，但熔点低，粘度小， 润湿能力好，耐火性↓。
气氛→FeO／Fe2O3
→→如果制品是在气氛性质经常波动的条件下使用，则其铁含 量应加以控制。
0.01-0.07
11.0
0.0-0.5
1.2
0.0-0.5
0.2
0.0-1.5
0.07
加入1克分子R2O3 引 起的强度下降比较
×70 ×11 ×3 ×1
● 实验条件：含0.5%SiO2 和 C/S＝2.75 镁砖
6.1.3 镁质耐火制品结合物及其组织结构特点
(Phase composition and microstructure of magnesiaproducts)
矿物 M MK MA
MF
C3S M2S C2S CMS C3MS2 C2F
熔点 2800 2400 2130 1750 1900 1890 2130 1498 1575 1435
℃
不一致 分解
不一致
(一) MgO-FeO系
—— MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
（二）MgO-Fe2O3系
—— MgO吸收大量Fe2O3后耐火度 仍很高，抗含铁炉渣侵蚀性良好。 →充当镁质材料的促烧剂或“火泥”
1.0~1.5 1.5~2.0
2.0
(M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS
C3MS2
C2S
C3MS2
C2S
MA
MA
MA
1336
1387
1417
→→镁质耐火材料的化学组成及CaO/SiO2决定着材料的 平衡矿物组成。
6.1.2 化学组成对镁质制品性能的影响 （Effect of chemical composition on properties of magnesia refractories)
第六章 碱性耐火材料
本章重点内容：
◆ 与主成分MgO或CaO相关物系的相平衡分析 ◆ 化学矿物组成对碱性耐火材料性能的影响 ◆ 原料的种类及其烧成物理化学 ◆ 制品生产工艺要点、性能及主要应用
陶瓷结合，直接结合
§6.1 镁质耐火材料 (Magnesia refractories)
发展简史
— 1860年开始用于转炉炉衬； — 1880年用镁砂作平炉炉底，奥地利开始大量生
不同尖晶石向方镁石及液相中溶解的能力不同：MK主要固溶于 方镁石中，MA主要在硅酸盐中溶解，而 MF同时存在这两种过 程。
◆ 对硅酸盐含量一定的材料，若要提高始熔温 度，则要提高尖晶石中Cr2O3对Al2O3或Fe2O3的 比例。
◆ 对原料中不含R2O3的镁砂，不能将Cr2O3加 入到含有C2S的镁砂中，否则会降低始熔温度 （MgO-C2S: 1800℃; KM-C2S: 1700℃ ）。但 当砖在使用过程中吸收氧化铁后，加入Cr2O3是 有利的。
MF胶结方镁石的显微结构
（四）尖晶石-硅酸盐系
系统
MA-M2S MA-CMS
尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
固化温度， ℃
系统
固化温度， ℃
系统
1720
MK-M2S
1860
MF-M2S
1410 MK-CMS 1490 MF-CMS
固化温度， ℃
约1690
1410
MA-C3MS2 MA-C2S
1430 1417
R2O3端元比例对二元混合尖晶石--硅酸盐系统的始熔温度的影响
--以Cr2O3代替Al2O3或Fe2O3，始熔温度↑ --以Al2O3代替Fe2O3 ，始熔温度提高不大 。
尖晶石中R2O3在硅酸盐液相的溶解度（虚线）顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
尖晶石在镁方铁矿中的固溶度（实线）顺序： Al2O3 ＜ Cr2O3 ＜＜ Fe2O3
（3）尖晶石
— 热膨胀系数小，各相同性 — 弹性模量小 — MA固溶MF，体积变化小 — 扫荡FeO
FeO＋MgO·Al2O3→MgO+FeAl2O4 FeO+ MgO→（Mg·Fe）O — MA熔点2135℃，与 MgO的低共熔温度较高（1995℃ ）
→→抗热震↑，荷重软化温度↑，但尖晶石生成伴随体积膨 胀，并且聚集再结晶能力较弱→烧成温度较高。
产镁砖； — 1895年美国、1900年俄国生产镁砖； — 解放后，我国开始生产镁砖。但发展较快，且
在上世纪50年代开发了镁铝砖，70年代生产直 接结合镁砖。 — 2000年后，镁资源保护办公室
性能特点: —— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好
主要应用: ◆ 转炉、电炉炉衬及永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
6.1.1 与镁质耐火材料有关的物系 【 MgO － ( FeO，R2O3，CaO，SiO2 )】
◆ C2S-MK共熔点＞C2S-MA
◆ 随着尖晶石中Cr2O3/Al2O3↑， 尖晶石相在硅酸盐熔液中溶解 度↓—液相量↓
● MF-MK-C2S系与MA-MK-C2S系规律相同。
■ 当尖晶石中Fe2O3被Al2O3取代后，二元共熔温度 提高不大 （始熔温度）。 ■ 尖晶石在硅酸盐液相中的溶解度变化不大。
(一) 结合物 (Binder) （1）硅酸盐
矿物
M2S CMS C3MS2 C2S C3S
熔点或分 解温度, ℃
1890 1498分解 1575分解
2130
1900分解
对镁质制品性能影响
烧 结 荷重软化温度 耐压强度
不利
提高
高
促进
降低
高
差
降低
小
很差
提高
晶型转变, 小
很差
提高
其它 抗渣性好
不同硅酸盐相结合的镁质制品的荷重软化温度
（三）MgO-R2O3系
固化温度： Fe2O3（1720℃） Al2O3（1995℃） Cr2O3（2350℃）
方镁石中的固溶度： Fe2O3＞＞Cr2O3＞Al2O3
冷却时尖晶石相脱溶在方镁石 晶 粒内部/边界→→晶内/晶间 尖晶石