不烧镁钙系耐火材料的制备过程、应用及面临的问题
发布日期： 2020-11-03 10:20:30 阅读量（358） 作者：镁钙系耐火材料是一类碱性耐火材料，主要成分为氧化镁和氧化钙，其中氧化钙的含量范围一般在20%至50%。镁钙系耐火材料的优点总结有以下几点：
(1)镁钙系耐火材料独特的优点为净化钢液，这一特点是其他耐火材料无法比拟的优势，而镁钙系耐火材料能够净化钢液的原因就是镁钙系耐火材料中含有的氧化钙可以吸附钢液中的S、P等杂质。
(2)镁钙系耐火材料在碱性环境下的抗侵蚀性高，在高温的环境下氧化钙可以与炉渣中的二氧化硅进行反应，形成硅酸二钙，在砖体表面形成高熔点的保护膜，阻止炉渣的进一步侵蚀。
(3)镁钙系耐火材料原料储量丰富，目前国内生产镁钙系耐火材料的主要原料就是人工合成镁钙砂，而人工合成镁钙砂可由白云石经过高温煅烧后制备而成，我国白云石储量丰富，开采难度低，所以造就镁钙系耐火材料原料储备量丰富。
(4)镁钙系耐火材料在生产和使用过程中并不会对周围环境造成污染，镁钙系耐火材料较镁铬系耐火材料的应用前景更加广阔。
镁钙系耐火材料按照制备方法和原料分类可以分为以下几种：
(1)烧结镁钙系耐火材料
烧结镁钙系耐火材料的制备过程中的显著工序是经过高温烧结，烧结镁钙系耐火材料的特点具有致密性高、抗水化能力在镁钙系耐火材料中较为优异。
（烧结镁钙砖）
(2)再生镁钙系耐火材料
再生镁钙系耐火材料是采用窑炉用后的镁钙系耐火材料经过破碎、筛分等工序制备再生镁钙系耐火材料的部分原料，并添加一定比例的烧结镁钙砂和电熔镁砂经过混料、压制、干燥、烧结等工序制备出的镁钙系耐火材料，可达到固体废弃物再利用、绿色环保的目的。
(3)不烧镁钙系耐火材料
与其他镁钙系耐火材料制品的制备过程相比，不烧镁钙系耐火材料制品的制备无需经过高温烧结工序，仅经过低温干燥后就可以投入使用，制备过程简单且易操作、生产周期短、成本低、效益高、绿色环保。
不烧镁钙系耐火材料的一般制备流程如图1所示：
图1不烧镁钙系耐火材料制品的一般制备流程
在实际生产的过程中，尽量减少镁钙系耐火材料制品与水的接触，所以，在结合剂的选取上，一般采用石蜡，液压油，焦油，沥青，树脂等有机无水结合剂。在成品的处理上，一般厂家会对不烧镁钙系耐火材料制品进行真空包装、浸蜡处理、砖体表面进行改性等处理，保护砖体不被水化。
镁钙系耐火材料主要用在AOD炉、VOD炉、有色冶金和建筑工业窑炉中。图2是AOD炉结构剖面示意图，从示意图中我们可以清晰的看出AOD炉内衬选材的范围，AOD炉在真空或者是减压的气氛中通过向钢水中通入氧气的方式进行脱碳，并进一步进行脱硫、脱磷和调整钢水成分的一种精炼设备。图3是VOD炉内衬的选材示意图，VOD炉用选材和AOD炉的选材略有不同，在渣线部位一般采用镁铬系耐火材料，不过由于环保要求正在用镁钙系耐火材料制品代替镁铬系耐火材料。同时在侧壁和底部同样可以选用镁钙系耐火材料制品代替镁铬系耐火材料。
图2AOD炉结构剖面示意图 图3VOD炉结构剖面示意图
不烧镁钙系耐火材料面临的主要难题主要分为以下两点：
(1)不烧镁钙系耐火材料早期强度不高，在搬运过程中容易产生破损，致使废坯率较高，并且在成品砖的运输过程中同样存在由于碰撞、摩擦等应力冲击导致的砖体破坏，所以在制备不烧镁钙系耐火材料制品的过程中，需要特别注重不烧镁钙系耐火材料制品的早期强度。而厂家主要采用的解决方案有：①增加压制成型过程中的压力，使不烧镁钙系耐火材料制品更加致密化，不过所起到的效果并不理想，因为增加压力的同时要求厂家的机械设备的投入增加，且机械设备的磨损速度也随之增加。对于压制成型过程过大压力会破坏制品的内部颗粒级配，不利于砖体致密化，所以只能在一定范围内增加压力;②改性结合剂，改性结合剂的方法同样可以增加不烧镁钙系耐火材料制品的致密性，进一步的提高不烧镁钙系耐火材料的早期强度。不过对结合剂的改性存在一定的困难，且成本不菲。
(2)不烧镁钙系耐火材料的抗水化能力不高，由于不烧镁钙系耐火材料中主要原材料本身性质的决定，其中常温环境中氧化钙和氧化镁均可以与空气中的水汽发生自发反应，形成氢氧化物，使不烧镁钙系耐火材料制品出现裂纹甚至粉化的现象。以氧化钙水化为例，其热力学反应方程式(1)所示：
(1)
从方程式(1)中通过计算可以得知氧化钙在低于508℃温度环境下，能够与空气中的水蒸气发生自发反应，生成2)(OHCa。而实际上2)(OHCa的生成会有一定的体积膨胀，致使不烧镁钙系耐火材料制品发生开裂甚至粉化现象，最终导致不烧镁钙系耐火材料制品的损坏。
而厂家能够采取的相应措施是利用密封包装的方式进行处理，或者采用表面改性的方式使其镁钙系耐火材料表面形成一层保护膜，防止水汽的进入从而保护镁钙系耐火材料制品不被水化。
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