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1、納米材料對鎂鉻質耐火材料的影響文獻綜述1.鎂鉻耐火材料的發(fā)展及應用1.1鎂鉻耐火材料的發(fā)展鎂鉻耐火材料是用鎂砂和鉻礦石配合制備的一種堿性耐火材料，從上世紀的1913-1915年鎂鉻磚的出現(xiàn)至今已有近百年的發(fā)展歷程，生產(chǎn)鎂鉻制品的傳統(tǒng)工藝是將鉻礦和鎂砂搭配混合配料燒結而成，由于燒成的鎂鉻鎂制品比原材料鎂砂、鉻礦性能都優(yōu)越，且高溫體積穩(wěn)定性好、強度高，對熱震的敏感較小，同時由于其化學性質呈堿性[1]，被迅速地推廣與應用。1935年燒成的或化學結合不燒的MgO-Cr2O3磚開始生產(chǎn)，大約1955年以后直接結合鎂鉻磚出現(xiàn)，用高溫1700℃下燒成和降低硅含量至約2%的制備方法
2、來制得優(yōu)質原料，之后在1962年直接結合鎂鉻磚開始投入市場，并被廣泛應用于煉鋼、水泥、有色冶金及化學工業(yè)等[2]。但是到八十年代后期，MgO-Cr2O3系耐火材料使用量開始下降了。其主要原因是鉻礦價格上漲，成本增加，并在一些情況下被MgO-C替代使用。一些學者用電熔鎂砂、精細石墨粉(比表面積5m2·g-1)和Si粉制作的含3%(w)石墨的MgO-C磚，在RH爐中使用性能優(yōu)異[3]。鎂鉻材料生產(chǎn)和使用量減少的直接原因是生態(tài)學上存在的有害的CrO3，Cr+6對人體有害，因此世界各國都主張限制甚至取消鎂鉻磚的生產(chǎn)和使用。不過正如第三屆國際耐火材料研討會中所指出的，對于爐外
3、精煉耐火材料來說，最耐侵蝕的仍是鎂鉻制品。有色金屬冶煉中更是無法替代[4]。1.2鎂鉻磚的分類隨著爐外精煉及有色冶金技術的發(fā)展，對鎂鉻耐火材料提出了越來越高的要求，其性能在不斷的改進。目前分為以下幾種：(1)直接結合鎂鉻磚：雖然仍是鎂-鉻系統(tǒng)，但是把雜質含量考慮進去，尤其是SiO2和CaO的含量。這種磚將雜質(SiO2，CaO)減少至最低程度并在高溫下燒成，其特點是：晶粒直接多成直接接觸。這種結合把方鎂石和鉻礦顆粒邊界直接連在一起，在高溫下形成固態(tài)，從而提高了鎂鉻耐火材料的強度及抗渣性能。(2)再結合鎂鉻磚：國外將全由人工合成原料共燒結鎂鉻料或電熔鎂鉻料(或加有部分
4、電熔鎂砂)制作的鎂鉻磚稱為再結合鎂鉻磚。而國內只將全用電熔鎂鉻料制成的鎂鉻磚稱為再結合鎂鉻磚。為了與國際上較為一致，以采用共燒結鎂鉻磚(coclinkeredmagnesite-chromebrick)與電熔再結合鎂鉻磚或熔粒再結合鎂鉻磚(fusedgrainreboundedmagnesite-chromebrick)為宜。再結合鎂鉻磚制磚原料較純，所以需要在1750℃以上的高溫或超高溫下燒成。其顯微結構特征是尖晶石等組元分布均勻，耐火物晶粒之間直接接觸。其抗侵蝕和沖刷方面比直接結合鎂鉻磚好。(1)半再結合鎂鉻磚：以人工合成原料作顆粒，以鉻精礦與鎂砂為細粉制成的鎂
5、鉻磚都應成為半再結合鎂鉻磚。而國內將由電熔鎂鉻料作為顆粒，以共燒結料為細粉或以鉻精礦與鎂砂為混合細粉制作的鎂鉻磚都稱為半再結合鎂鉻磚。為了做為區(qū)分，可以將電熔鎂鉻料作顆粒，共燒結鎂鉻料為細粉制成的鎂鉻磚稱為熔粒-共燒結鎂鉻磚。這類磚也是在1700℃以上高溫燒成，磚內耐火物晶粒之間也是以直接結合為主。其優(yōu)點是抗熱震性好，抗侵蝕沖刷性能也較為優(yōu)異。(2)熔鑄鎂鉻磚:熔鑄鎂鉻磚的生產(chǎn)工藝不同于生產(chǎn)常規(guī)的燒結耐火材料的方法，該磚是用鎂砂和鉻礦加入一定量的外加劑，經(jīng)混合壓坯與素燒、破碎成塊，進電弧爐熔融，再注入模內退火然后生產(chǎn)成母磚；母磚經(jīng)切磨等加工制成所需要的磚型。熔鑄鎂鉻
6、磚是經(jīng)過熔融、澆注、整體冷卻制成的致密熔塊，熔渣只可能在磚的表面有熔蝕作用，而不可能出現(xiàn)滲透現(xiàn)象。但其生產(chǎn)難度大，價格昂貴，而且由于在高溫下為剛形體所以熱震穩(wěn)定性差。(3)全合成鎂鉻磚：全合成鎂鉻磚又稱共燒結鎂鉻磚，隨著耐火材料生產(chǎn)廠家裝備水平一不斷提高，使用高壓壓球機和高溫或超高溫豎窯(回轉窯)來生產(chǎn)優(yōu)質燒結合成鎂鉻砂，用百分之百的燒結合成鎂鉻砂為原料，再經(jīng)過高溫燒成，所制得的就是全合成鎂鉻磚。其特點是抗侵蝕性好，高溫體積穩(wěn)定性好等。(4)化學結合不燒鎂鉻磚：一般采用鎂砂和鉻礦為制磚原料，以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結合劑壓制的鎂鉻磚。不需要高溫燒成，只在20
7、0℃左右溫度下進行烘烤。由于未經(jīng)高溫燒成，磚中鎂砂會水化，因此這種磚不能長期存放。1.3鎂鉻耐火材料的應用1.3.1鎂鉻耐火材料在有色冶金中的應用有色金屬冶煉一般有干法和濕法，主要是干法使用耐火材料。下面簡單介紹下煉銅工藝設備及所用耐火材料損毀機理。1.3.1.1銅冶煉的工業(yè)爐有閃速爐(Theflash-smeltingprocess，奧托昆普)、煉銅轉爐(分為豎式和臥式)、諾蘭達爐(ReactorNoranda)、白銀爐以及艾薩-奧斯麥特爐等[5]。煉銅的主要工藝流程[6]：圖1煉銅主要工藝流程1.3.1.2有色冶金用耐火材料損毀機理研究對耐火材料的侵蝕主要包
