碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件
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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
校园网精品课程网站：耐火材料工艺学
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)