提高高纯镁砖使用寿命的三个关键参数
发布日期： 2019-06-03 08:35:39 阅读量（519） 作者：王海燕早就确定，高纯度镁砖是高温炉炉衬的结构材料，其使用温度可达到2200℃。但是，在这种条件下(例如炭黑反应器中的超高温环境中)应用时，高纯镁砖的铸砂纯度和性能却需要进行仔细平衡。
我们知道，耐火材料(包括镁质耐火材料)不只是要耐高温和耐腐蚀/侵蚀，在使用时还必须尽可能不产生变化。一般认为镁砂纯度以及物理性能上的气孔率和方镁石晶粒尺寸等都是提高高纯镁砖使用寿命的关键参数。
A、纯度
镁砂中MgO含量是镁砂质量的重要指标。但只用MgO含量作为评价标准是不够的，杂质的相对含量，特别是那些在高温条件下容易形成熔体的成分的含量也很重要。在杂质成分中，首先是B2O3和SiO2,其次是Al2O3、Fe2O3、MnO以及CaO，它们的影响不仅取决于其含量，特别是要根据CaO/SiO2比来评价各成分对镁砂质量的影响，通常希望镁砂中具有高CaO/SiO2比，以便获得最佳的高温性能。
在超高温环境中使用的镁质耐火材料则需要高纯度：因为高纯度的镁质耐火材料具有高的高温强度，试验证明，镁质耐火材料的高温抗折强度随MgO含量由90%~98%有缓慢下降的趋势，但MgO含量超过98%时则突然增加了，其中MgO含量增加到99%以上时能显著地提高其高温强度在这种情况下，杂质种类的影响已经变得无足轻重了因为在这种情况下，杂质孤立存在于方镁石晶粒交接处(角隅)，所以MgO-MgO直接结合组织发达，高温强度大，材料的耐磨性高，抗腐蚀/侵蚀性强。
B、致密度(气孔率)
耐火材料的相对密度μ与气孔率ε存在下述关系：
ε=1-μ
这表明低气孔率的材料具有高密度，所以气孔率逛材料致密度的一种尺度。它们对材料的蚀损有影响。评价气孔率的标准为：
(1) 气孔的体积(致密度，即总气孔率ε);
(2) 气孔的种类(封闭气孔比开口气孔有利;
(3) 气孔尺寸和形状(比表面积)。
C、方镁石晶粒大小
方镁石晶粒的侵蚀是外来成分(物质)在界面开始的。因此，方接石晶粒增大，相应降低了比表面积。可见，增加方镁石晶粒尺寸降低了镁质耐火材料被侵蚀的趋势，表明粗晶烧结镁砂具有高抗侵蚀的优点。
电熔是生产大晶粒镁砂的根本方法。电熔镁砂同烧结镁砂相比，具有如下优点：
(1)致密化程度好(除去外壳材料的熔触镁砂几乎没有开口气孔);
(2)方镁石晶粒较大(尤其是块料冷却适当时)。
对于烧结镁砂而言，可以采取下述技术措施来增加方镁石晶粒尺寸;
(1)早期的技术措施有
1)添加Cr2O3，通过增大方镁石晶格的迁移率以增大晶粒尺寸和促进致密化;
2)以TiO2:和Fe2O3通过过渡液相培育大晶粒;
3)在竖窑中最高温度下加入氧化物煅烧，达到大的晶粒。
实际生产中，为了促进方镁石晶粒长大，常使用少量(小于0.5%)Cr2O3、Fe2O3尤其是ZrO3以及钛、钒、锰、铝、铜的氧化物和盐。稀土元素促进晶粒长大，但机理是不同的。
(2)以天然微晶菱镁石为原料在竖窑中以非常高的温度烧结可获得方镁石晶粒尺寸从50μm到大200μm的优质烧结镁砂。
通过以上分析可以认为，选择纯度98.5%-99%MgO、体积密度大于3.35g/cm3、方镁石晶粒尺寸为50μm到200μm的优质镁砂生产的特种高纯度镁质耐火制品可与炭黑反成器中超高温(2100℃)区域的操作条件相适应，而高温(1725-1925℃)区域则选用97.5%~98%MgO的镁质耐火制品筑衬，进行分区砌筑便于获得较佳的经济/技术效果。在炭黑反应器连续操作的条件下证明其使用寿命是充分的。然而，当炉子操作条件难以保证连续操作时，由于剥落所引起的炉衬不连续损毁却是导致其使用寿命并并不十分理想的重要原因。
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