碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件
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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
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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
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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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【材料课件】耐火材料2.ppt
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MA-MF-C2S系
• 当尖晶石中Fe2O3被 Al2O3取代后，低共熔 点温度提高不大，从 1415 增加到1418，故 对始熔温度影响较小；
• 对于原料中不含R2O3 氧 化物时，没有必要添加 Cr2O3
15
MgO-CaO-SiO2系
• 此三元系统存在矿物相为 MgO，M2S，CMS， C3MS2，C2S；
• 开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO －MgO·R2O3共熔温度下的最高熔解量有所 不同。三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列 顺序递增：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。
11
• 由于R2O3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧 结的影响顺序可如下排列： Fe＋3＞Cr＋3＞Al＋3
33
一、与白云石质耐火材料有关的物系 ——CaO-MgO系
• 白云石的成份为 MgCa(CO3)2;
• 煅烧后产物为氧化钙和氧 化镁的混合物，其中氧化 钙的活性大；
• CaO-MgO系最低共熔点
2300℃，二者具有一定
的互溶性；
34
SiO2-CaO系
• 系统内有四个化合 物：CS、C3S2、 C2S、C3S，其中 C3S属于不稳定化合 物；
30
镁铝砖的生产工艺
• 以镁铝尖晶石为主要结合物； • Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性
提高，当Al2O3含量小于10%时，砖较致密； • Al2O3加入量为5-10%； • 矾土、镁砂共磨； • 应该严格控制CaO和SiO2的含量； • 临界粒度较普通镁砖大些；
31
镁钙砖的生产工艺
25
陶瓷结合和直接结合
• 对高温下含MgO和液相的镁砖中，为了不使 液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直 接结合程度提高，那么加入Cr2O3是非常有利 的
MA-MF-C2S系
• 当尖晶石中Fe2O3被 Al2O3取代后，低共熔 点温度提高不大，从 1415 增加到1418，故 对始熔温度影响较小；
• 对于原料中不含R2O3 氧 化物时，没有必要添加 Cr2O3
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MgO-CaO-SiO2系
• 此三元系统存在矿物相为 MgO，M2S，CMS， C3MS2，C2S；
• 开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO －MgO·R2O3共熔温度下的最高熔解量有所 不同。三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列 顺序递增：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。
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• 由于R2O3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧 结的影响顺序可如下排列： Fe＋3＞Cr＋3＞Al＋3
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 ——CaO-MgO系
• 白云石的成份为 MgCa(CO3)2;
• 煅烧后产物为氧化钙和氧 化镁的混合物，其中氧化 钙的活性大；
• CaO-MgO系最低共熔点
2300℃，二者具有一定
的互溶性；
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SiO2-CaO系
• 系统内有四个化合 物：CS、C3S2、 C2S、C3S，其中 C3S属于不稳定化合 物；
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镁铝砖的生产工艺
• 以镁铝尖晶石为主要结合物； • Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性
提高，当Al2O3含量小于10%时，砖较致密； • Al2O3加入量为5-10%； • 矾土、镁砂共磨； • 应该严格控制CaO和SiO2的含量； • 临界粒度较普通镁砖大些；
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镁钙砖的生产工艺
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陶瓷结合和直接结合
• 对高温下含MgO和液相的镁砖中，为了不使 液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直 接结合程度提高，那么加入Cr2O3是非常有利 的
《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。
耐火材料工艺学-第五章碱性耐火材料PPT课件
22.01.2021
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2、R2O3型氧化物的影响
（1）硼的氧化物
强溶剂作用，降低C/S比，形成低熔物，其中危
害最大是B2O3。镁质材料高温强度↓ （2）Al2O3、Cr2O3和Fe2O3
R2O3型氧化物杂质对含C2S的镁砖的高温断裂模量(1500)的影响
R2O3 添加物 加入0.01%R2O3引起 加入1克分子R2O3引
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18
尖晶石中R2O3在硅酸盐液相的溶解度顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
方镁石中的固溶度：Fe2O3＞＞Cr2O3＞Al2O3
22.01.2021
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19
∴
◆ 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。
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所以,杂质含量必须降到使其不影响镁质耐材高 温性能的程度,尤其对SiO2(<0.9%)和B2O3含量低 的镁砂中,C/S应高一些;
C/S比高的材料对初期渣（SiO2高）的抗侵蚀 性好。
即:从抗渣性和高温性能的角度考虑,C/S↑
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28
三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点
1 、结合物
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>F C度2 rO 均2e 3 O 很3>低C A l2 ）2O Or 3 ；3A2O l3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现 液相的温度降低，并减少液相量；
（1）硅酸盐
结合物名称 C3S C2S
耐火材料PPT课件
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第32页/共96页
CaO-Fe2O3
• 系统内有三个化合物： C2F、CF、CF2；
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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
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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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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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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
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• 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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5、耐火材料教学课件---第五章
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Technology
（3）热力学稳定性
CaO、MgO材料对钢水再供氧的可能性
最小。MgO-CaO系耐火材料热力学稳定性好 ，所以适合于使用在具有高温真空工作环境的 炉外精炼中。
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（4）净化钢液
MgO-CaO系耐火材料能净化钢液，游离CaO能较好地
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尖晶石结合相3
3. 镁铬尖晶石（MgO• Cr2O3，简写MK） 自然界中很少有镁铬尖晶石，多与其他金属离子 构成复合尖晶石。 纯镁铬尖晶石熔点约2350℃，与氧化镁最低共熔 温度大于2300 ℃。 与方镁石在高温下也互溶，溶解量随温度升高而 增大，随冷却而降低。
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Technology
中国的发展：
70年代，二步法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 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
— 2000年后，镁资源保护办公室。
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Technology
主要种类：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅
砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖、不烧镁质制品、不定
型镁质制品。
性能特点 ： —— 抗渣侵蚀性好 —— 耐火度高
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
镁质耐火材料
第一讲镁质耐火材料的基本概念及选矿技术路线一、镁质耐火材料定义及常识以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%以上的耐火材料。
属于碱性耐火材料。
镁质耐火材料的耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。
镁质耐火材料主要用于平炉、电炉、氧化转炉、水泥窑、有色金属冶炼炉和碱性耐火材料的煅烧窑等。
在我国菱镁矿主要产在辽宁南部，大石桥与海城一带，因此这一带的相关企业比较多。
方镁石熔点为2800℃。
我国制造镁砖的主要原料是烧结镁砂，对其要求化学成分和烧结程度。
一般以密度衡量烧结程度，也可用重烧收缩、水化性能、镁砂的外观颜色来衡量。
随着近年来镁砂品质的下降，97高纯的密度要求下降，要求值大于3.22g/cm3。
纯菱镁矿煅烧后为白色，由于铁氧化物的影响，染成褐色、棕褐色，SiO2含量高者趋近于白色，Fe2O3含量高者趋近于深褐色，含CaO高的趋近于黑色。
二、MgO材料中各种杂质元素对耐火材料的影响。
表5—5 与方镁石处于平衡的13个矿物的熔点矿物MF CMS MA M2S C3MS2C2S C4AF CA C5A3C3A C3S CaO C2F熔点℃1750不一致1498不一致2130 1890 1575 2130 1415 1600 14851545不一致1900分解2570 1435C/S分子量比0 0—1 1 1—1.5 1.5 1.5—2 2 2—3 3C/S质量量比0 0---0.93 0.93 0.93---1.4 1.4 1.4---1.87 1.87 1.87—2.8 2.8相组合MgOM2SMgOM2SCMSMgOCMSMgOCMSC3MS2MgOC3MS2MgOC3MS2C2SMgOC2SMgOC2SC3SMgOC3S固化温度1860 1502 1490 1490 1575 1575 1790 1790 1850备注：CA 铝酸钙C3MS2镁蔷薇辉石M2S 镁橄榄石C2S 硅酸二钙CMS 钙镁橄榄石C3S 硅酸三钙C4AF 铁铝酸四钙C5A3 三铝酸五钙MK 镁铬尖晶石MA 镁铝尖晶石MF 镁铁尖晶石结论：1、高MgO时（MgO>96%）CaO/SiO2≥2(分子量比),除MgO物相外只有C2S高温相存在，如CaO/SiO2<.1.87(质量比)时，有低温相CMS存在，高温性能下降，CaO不是有害杂质，其次为Fe2O3与Al2O3。
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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
1490 约1700
MgO － ( FeO，R2O3，CaO，SiO2 )
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
p122，表5-5
1、 MgO-FeO系
MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
MgO-MFC3MS2
MgO-MF-C2S
1410
→→方镁石-尖晶石-硅酸盐系统固化温度变化 规律与尖晶石-硅酸盐系统固化温度基本一致。
14
6、MgO-CaO-SiO2系 镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系
C/S 分子比
C/S 质量比
相组合
0
0
MgO M2S
0-1.0
0-0.93
MgO M2S CMS
1.19 3.16
0.38
1550
87.8
1.508.00源自19164084.46
7.74
3.4
2.28
1900
85.22
8.31 2.88
2、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”
10
3、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/间尖晶石
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
MgO CMS C3MS2
MgO C3MS2
MgO
C3MS2 C2S
MgO C2S
固化 1860 温度,℃
1502
1490
1490
1575
1575
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。
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。
问题二、在已学的与镁质耐火材料相关 的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火 材料性能的不利影响较大？
二、化学组成对镁质制品性能的影响 p122 （Effect of chemical composition on properties
of magnesia refractories) 1、CaO和SiO2及C/S比的影响
低熔点结合相↑，砖高温强度↓
→→镁质材料的C/S比应控制在获得强度最大值的 最佳范围。
不同C/S比的镁质制品的荷重软化温度
序号
1 2 3 4
化学成分，％
MgO
CaO
SiO2
C/S(质量比)
荷重软化温度 ，℃
92.9
15
7、MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系
n(CaO)/n(SiO2) 相组合
固化温度，℃
＜1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0
(M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O
M2S
CMS C3MS2 C2S
CMS C3MS2 C2S
MA
MA
MA
MA
1380
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本章主要知识点
1
镁质耐火材料
2
镁铬质耐火材料
3
镁铝尖晶石质耐火材料
4
白云石质耐火材料
5
镁橄榄石质耐火材料
思考题：
1、什么是碱性耐火材料？ 2、在已学的与镁质耐火材料相关的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火 材料性能的不利影响较大？ 3、请简单介绍镁质耐火材料的化学组成对性能的影响？ 4、镁质耐火制品的结合物有哪几类，各有什么特点？ 5、直接结合和陶瓷结合是什么？如何提高镁质材料直接结合程度？ 6、镁质原料有哪些？选择镁砂应该注意哪些问题？ 7、镁质耐火材料的生产工艺是什么？ 8、镁铬耐火材料的定义？抑制六价铬污染的途径？
1430 1417
MK-C3MS2 MK-C2S
1490 约1700
MF-C3MS2 MF-C2S
1380
（p119，表5-2）
镁质耐火材料的次要矿物：M2S、C2S，尽量减少CMS和C3MS2。
5、MgO-尖晶石-硅酸盐系
方镁石-尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MgO-MA-M2S
固化温度， ℃
◆ 尖晶石质耐火材料：MgO·(Al2O3/Cr2O3/Fe2O3 ) ◆ 镁橄榄石质耐火材料： 2MgO·SiO2
6
第一节 镁质耐火材料（Magnesia refractories)
性能特点 —— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
7
一、与镁质耐火材料有关的物系 (Phase diagram analysis of magnesia refractories)
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
1490 约1700
MgO － ( FeO，R2O3，CaO，SiO2 )
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
p122，表5-5
1、 MgO-FeO系
MgO能吸收大量FeO 而不生成液相。
MgO-MFC3MS2
MgO-MF-C2S
1410
→→方镁石-尖晶石-硅酸盐系统固化温度变化 规律与尖晶石-硅酸盐系统固化温度基本一致。
14
6、MgO-CaO-SiO2系 镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系
C/S 分子比
C/S 质量比
相组合
0
0
MgO M2S
0-1.0
0-0.93
MgO M2S CMS
1.19 3.16
0.38
1550
87.8
1.508.00源自19164084.46
7.74
3.4
2.28
1900
85.22
8.31 2.88
2、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”
10
3、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/间尖晶石
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
MgO CMS C3MS2
MgO C3MS2
MgO
C3MS2 C2S
MgO C2S
固化 1860 温度,℃
1502
1490
1490
1575
1575
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。
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。
问题二、在已学的与镁质耐火材料相关 的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火 材料性能的不利影响较大？
二、化学组成对镁质制品性能的影响 p122 （Effect of chemical composition on properties
of magnesia refractories) 1、CaO和SiO2及C/S比的影响
低熔点结合相↑，砖高温强度↓
→→镁质材料的C/S比应控制在获得强度最大值的 最佳范围。
不同C/S比的镁质制品的荷重软化温度
序号
1 2 3 4
化学成分，％
MgO
CaO
SiO2
C/S(质量比)
荷重软化温度 ，℃
92.9
15
7、MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2系
n(CaO)/n(SiO2) 相组合
固化温度，℃
＜1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0
(M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O (M,F’)O
M2S
CMS C3MS2 C2S
CMS C3MS2 C2S
MA
MA
MA
MA
1380
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本章主要知识点
1
镁质耐火材料
2
镁铬质耐火材料
3
镁铝尖晶石质耐火材料
4
白云石质耐火材料
5
镁橄榄石质耐火材料
思考题：
1、什么是碱性耐火材料？ 2、在已学的与镁质耐火材料相关的物系中，形成的哪些物相对镁质耐火 材料性能的不利影响较大？ 3、请简单介绍镁质耐火材料的化学组成对性能的影响？ 4、镁质耐火制品的结合物有哪几类，各有什么特点？ 5、直接结合和陶瓷结合是什么？如何提高镁质材料直接结合程度？ 6、镁质原料有哪些？选择镁砂应该注意哪些问题？ 7、镁质耐火材料的生产工艺是什么？ 8、镁铬耐火材料的定义？抑制六价铬污染的途径？
1430 1417
MK-C3MS2 MK-C2S
1490 约1700
MF-C3MS2 MF-C2S
1380
（p119，表5-2）
镁质耐火材料的次要矿物：M2S、C2S，尽量减少CMS和C3MS2。
5、MgO-尖晶石-硅酸盐系
方镁石-尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MgO-MA-M2S
固化温度， ℃
◆ 尖晶石质耐火材料：MgO·(Al2O3/Cr2O3/Fe2O3 ) ◆ 镁橄榄石质耐火材料： 2MgO·SiO2
6
第一节 镁质耐火材料（Magnesia refractories)
性能特点 —— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
7
一、与镁质耐火材料有关的物系 (Phase diagram analysis of magnesia refractories)