耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿
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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
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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
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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
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①能堵塞气孔,抑制炉渣向砖内渗透; ②能避免高温炉衬长时间裸露大气中,防止衬砖氧化脱碳; ③能减缓钢水和炉料对炉衬的冲刷和撞击; ④炉衬易挂渣,也易喷补等。
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（4）净化钢液
(a)因为游离CaO能捕捉钢中非金属 夹杂,形成低熔物 上浮进入炉渣中。
(b)在冶炼超低碳钢(＜0.03%时),镁钙 碳砖可能还大 大减少或消除使用镁碳砖时可能出 现的增碳现象。
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（4）菱镁矿、白云石、石灰石的区别
冷HCl溶液 TDA
三种矿物共生，肉眼难分
菱镁矿
白云石
不溶 起泡（慢）
600℃分解 二个吸热峰
石灰石 起泡溶解 900℃分解
（5）分布 分布广泛，几乎遍布全国，而且原料较纯，
CaO含量不小于30％，MgO含量大于19％， C/M ＝1.40-1.68。
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（4）烧结白云石的化学组成变化对砖性能的影响
① CaO/MgO比和杂质含量将对制品在使用过程的 耐火性能产生影响，其中， CaO/MgO =40～20 /60～80，抗渣性好；
②杂质量↑，低熔物相组分和数量↑，其中Al2O3 、 SiO2 ↑，液相量增加；
②荷重软化性能（ MgO 55~70%之间）较好， CaO提高，荷重软化性能变好。
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四、CaO材料的抗水化措施
Ca2+半径比Mg2+大，极化能力较弱，被O2-略为推出。 CaO的晶格较为疏松，晶格常数 CaO-4.80×10-4µm， MgO-4.20×10-4µm，密度低，比MgO更容易水化。
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2）白云石煅烧的物理化学变化
（1）分解阶段 （二步进行）
CaMg(CO3)2→MgO+CaCO3+CO2↑ （730~760℃） CaCO3→CaO +CO2↑ （880~940)（称轻烧白云石或苛性白云石） 原因：900~1000℃之间分解产物呈游离态，化学活性高，
在大气中易水化。
发展合成白云石炉衬（抗炉渣渗透和抗剥落） 采用二步煅烧法：（一般采用）
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日本：
石灰石 白云石
我国：
天然镁石
轻烧 制球
磨细 水化
高温煅烧
加入Mg（OH）2 泥浆
白云石熟料
搅拌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轻烧水化 磨细水化+Ca（OH）2
湿法合成 白云石熟料
优点：①抗水化性能好，化学组成可任意调节，（MgO含量越 高，抗水化性能越强）；
在高温真空条件下,CaO-C共存的热力学稳定性高于 MgO-C,从而镁钙碳砖失重较小,组织劣化轻微,高温 体积稳定性和高温强度优于镁碳砖。
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（3）抗渣性强
游离CaO对炉渣有广泛的适应性。 镁钙碳砖中的游离CaO能优先与炉渣中的SiO2反应,生
成高熔点(2130℃)高粘性的硅酸二钙C2S附着在衬砖工作表 面,生成炉渣保护层,因而:
1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙碳
系列耐火材料制品.
1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂料及 CaO
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过滤器. 材料科学与工程学院
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特性
（1）耐高温性
氧化镁的熔点为2800℃，氧化钙的熔点2600℃，二者共熔 温度也在2370℃。
（2）热力学稳定
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 二、白云石耐火材料的抗渣性
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三、白云石原料
1、天然白云石 2、冶金白云石砂 3、人工合成白云石
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1、天然白云石
1）天然白云石的性质
（1）化学组成：CaMg(CO3)2，复盐CaO/MgO=1.39，
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§5.2 白云石质耐火材料
国内发展概况
传统但又具有吸引力的耐火材料，作为洁净钢冶炼用耐火
材料正在引起世界各国的极大关注，是我国21世纪耐火材料
四70大年发代展，方二向步之法一煅。烧白云石熟料
沥青结合白云石砖→轻烧油浸白云石砖→沥青结合镁白云石 砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙砖→无水树脂结合镁白云石砖
（2）烧结阶段
T↑→晶格缺陷得到校正，晶体长大。 1200℃后，长大速度↑；1600℃后，气孔由50%降 到15%， 体密3.0g/cm3，活性↓；2000℃后，体密 3.4-3.5g/cm3。
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（3）化学矿物组成对白云石质耐火材料性能的影响
其中，◆Al2O3 、。SiO2是有害杂质； ◆在转炉冶炼时将炉渣由高钙 变成低钙硅酸侵蚀炉衬。
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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
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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
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①能堵塞气孔,抑制炉渣向砖内渗透; ②能避免高温炉衬长时间裸露大气中,防止衬砖氧化脱碳; ③能减缓钢水和炉料对炉衬的冲刷和撞击; ④炉衬易挂渣,也易喷补等。
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（4）净化钢液
(a)因为游离CaO能捕捉钢中非金属 夹杂,形成低熔物 上浮进入炉渣中。
(b)在冶炼超低碳钢(＜0.03%时),镁钙 碳砖可能还大 大减少或消除使用镁碳砖时可能出 现的增碳现象。
10
（4）菱镁矿、白云石、石灰石的区别
冷HCl溶液 TDA
三种矿物共生，肉眼难分
菱镁矿
白云石
不溶 起泡（慢）
600℃分解 二个吸热峰
石灰石 起泡溶解 900℃分解
（5）分布 分布广泛，几乎遍布全国，而且原料较纯，
CaO含量不小于30％，MgO含量大于19％， C/M ＝1.40-1.68。
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（4）烧结白云石的化学组成变化对砖性能的影响
① CaO/MgO比和杂质含量将对制品在使用过程的 耐火性能产生影响，其中， CaO/MgO =40～20 /60～80，抗渣性好；
②杂质量↑，低熔物相组分和数量↑，其中Al2O3 、 SiO2 ↑，液相量增加；
②荷重软化性能（ MgO 55~70%之间）较好， CaO提高，荷重软化性能变好。
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四、CaO材料的抗水化措施
Ca2+半径比Mg2+大，极化能力较弱，被O2-略为推出。 CaO的晶格较为疏松，晶格常数 CaO-4.80×10-4µm， MgO-4.20×10-4µm，密度低，比MgO更容易水化。
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2）白云石煅烧的物理化学变化
（1）分解阶段 （二步进行）
CaMg(CO3)2→MgO+CaCO3+CO2↑ （730~760℃） CaCO3→CaO +CO2↑ （880~940)（称轻烧白云石或苛性白云石） 原因：900~1000℃之间分解产物呈游离态，化学活性高，
在大气中易水化。
发展合成白云石炉衬（抗炉渣渗透和抗剥落） 采用二步煅烧法：（一般采用）
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日本：
石灰石 白云石
我国：
天然镁石
轻烧 制球
磨细 水化
高温煅烧
加入Mg（OH）2 泥浆
白云石熟料
搅拌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轻烧水化 磨细水化+Ca（OH）2
湿法合成 白云石熟料
优点：①抗水化性能好，化学组成可任意调节，（MgO含量越 高，抗水化性能越强）；
在高温真空条件下,CaO-C共存的热力学稳定性高于 MgO-C,从而镁钙碳砖失重较小,组织劣化轻微,高温 体积稳定性和高温强度优于镁碳砖。
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（3）抗渣性强
游离CaO对炉渣有广泛的适应性。 镁钙碳砖中的游离CaO能优先与炉渣中的SiO2反应,生
成高熔点(2130℃)高粘性的硅酸二钙C2S附着在衬砖工作表 面,生成炉渣保护层,因而:
1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙碳
系列耐火材料制品.
1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂料及 CaO
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4
特性
（1）耐高温性
氧化镁的熔点为2800℃，氧化钙的熔点2600℃，二者共熔 温度也在2370℃。
（2）热力学稳定
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 二、白云石耐火材料的抗渣性
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三、白云石原料
1、天然白云石 2、冶金白云石砂 3、人工合成白云石
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1、天然白云石
1）天然白云石的性质
（1）化学组成：CaMg(CO3)2，复盐CaO/MgO=1.39，
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§5.2 白云石质耐火材料
国内发展概况
传统但又具有吸引力的耐火材料，作为洁净钢冶炼用耐火
材料正在引起世界各国的极大关注，是我国21世纪耐火材料
四70大年发代展，方二向步之法一煅。烧白云石熟料
沥青结合白云石砖→轻烧油浸白云石砖→沥青结合镁白云石 砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙砖→无水树脂结合镁白云石砖
（2）烧结阶段
T↑→晶格缺陷得到校正，晶体长大。 1200℃后，长大速度↑；1600℃后，气孔由50%降 到15%， 体密3.0g/cm3，活性↓；2000℃后，体密 3.4-3.5g/cm3。
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12
（3）化学矿物组成对白云石质耐火材料性能的影响
其中，◆Al2O3 、。SiO2是有害杂质； ◆在转炉冶炼时将炉渣由高钙 变成低钙硅酸侵蚀炉衬。