镁质耐火材料的特点及分类

MgO的熔点高达2800℃，镁砖的耐火度一般也很高，可达2000℃以上，因此镁砖具有良好的耐高温性能。高温真空下稳定性好，对碱性炉渣有较强的抵抗能力。但是镁砖的抗硫酸盐侵蚀能力很差，热震稳定性较差，还容易水化。除传统的镁砖外，镁质耐火材料还包括镁橄榄石质耐火材料、镁铝尖晶石质耐火材料、镁铬质耐火材料、白云石质耐火材料等。

01镁铬质耐火材料

镁铬质耐火材料是由镁砂与铬铁矿制成的，并且以镁砂为主要组分的耐火材料。根据化学成分，镁铬质耐火制品有铬砖(Cr2O3≥25%，MgO<25%)、铬镁砖(25%≤MgO<55%)和镁铬砖(55%≤MgO<80%)。按照结合方式分类，可分为化学结合不烧镁铬砖、共烧结镁铬砖、熔铸镁铬砖、半再结合镁铬砖、再结合镁铬砖、直接结合镁铬砖和普通镁铬砖等。镁铬质耐火制品的耐火度很高，高温强度较大，热震稳定性良好，抗碱性渣侵蚀性极强，对酸性渣也有适应性，且具有良好的挂窑皮性，镁铬质耐火制品主要用于RH炉、AOD炉、VOD炉、有色金属冶炼炉和玻璃窑蓄热室、水泥回转窑、混铁炉、石灰窑及高温窑炉内衬等部位。但是由于六价铬离子对环境和人体的危害，镁铬质耐火材料的使用就出现下降的趋势。

02镁铝尖晶石质耐火材料

镁铝尖晶石质耐火材料是由镁砂和氧化镁含量(质量分数)不小于20%的尖晶石所组成的耐火材料。但由于Al2O3与MgO含量的变化范围较大，我们将以Al2O3与MgO为主要化学成分的耐火材料叫做镁铝尖晶石耐火材料，根据Al2O3的含量可以把镁铝尖晶石质耐火材料细分为刚玉-尖晶石质耐火材料(其中Al2O3含量大于90%)、尖晶石-刚玉质耐火材料(其中Al2O3含量为73%-90%)、尖晶石质耐火材料(其中Al2O3含量为68%-73%)、尖晶石-方镁石质耐火材料(其中Al2O3含量为30%-68%)、和方镁石-尖晶石质耐火材料(其中Al2O3含量小于30%)。根据制造工艺又可分为原位反应尖晶石质耐火材料和预合成尖晶石质耐火材料。

镁铝尖晶石属立方晶系，莫氏硬度为8，体积密度为3.58g/cm3，1000℃导热系数为5.82W/(m·K)，20~1000℃线膨胀系数为7.6×10-6℃-1，与刚玉相近，比方镁石的小得多，弹性模量也比方镁石小。镁铝尖晶石抗铁渣、碱的硫酸盐侵蚀性强，热震稳定性良好，在还原气氛下，镁铝尖晶石体积稳定性优良，并且抗游离二氧化碳、氧化硫的侵蚀性好。镁铝尖晶石耐火材料主要用于大型水泥回转窑、玻璃窑蓄热室、电炉炉顶、炉外精炼炉、钢包以及其他强化操作的热工设备。

03白云石质耐火材料

白云石质耐火材料主要成分是白云石熟料，白云石熟料是指通过煅烧天然镁钙碳酸盐或氢氧化物，形成均匀且致密的氧化钙与氧化镁的混合物。按照化学矿物组成可分为以下两大类。

①含有游离CaO的镁钙质耐火材料，矿物的组成是位于MgO-CaO-C3S-C2F(或C3A)系中，因组成中含有难烧结的氧化钙，容易水化粉碎，所以它也被称为不稳定或不抗水化的镁钙质耐火材料。

②不含游离CaO的镁钙质耐火材料，其矿物组成为MgO、C2S、C4AF、C3S、C2Fx(或C3A)。其中氧化钙全部结合，无游离氧化钙存在，不易水化，所以也称稳定性或抗水化的镁钙质耐火材料。

04方镁石-镁橄榄石质耐火材料

方镁石-镁橄榄石质耐火材料的生产工艺与普通镁质耐火材料相似。如前所述，对于方镁石-镁橄榄石质耐火材料来说，CaO、Al2O3是有害杂质，一般要求其含量限制在1.5%-2.0%以下。为了确保产品中的低温相完全转化为高温耐火相，在配料时应当配入烧结镁砂，使全部的MgO·SiO2转化成M2S、MF、MA及CMS，并应当略高于理论计算，以确保产品中平衡矿物中有方镁石存在。这不仅会改善产品的性能，而且还有助于加速产品的烧结过程。考虑到前述氧化铁在镁橄榄石中能形成铁橄榄石，烧成气氛应选择氧化气氛烧成，这有利于Fe2+转化为Fe3+，而在还原气氛下，容易产生熔点低的FeO。

在生产玻璃纤维以及水玻璃的熔窑蓄热室中主要使用的是碱性砖，此时主要受到外来碱性氧化物和碱金属硫酸盐的侵蚀及高温负荷作用等，而镁砖在此条件下的抗侵蚀性较差。铬镁砖虽具有较好的抗侵蚀性，但存在环境污染问题，通过复合镁砂和硅酸锆得到镁橄榄石和氧化锆复合耐火材料制品，改善了热震稳定性和抗侵蚀性。但含锆制品的成本问题仍是限制其大规模应用的关键。