普通镁砖的生产工艺

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1、普通镁砖的生产工艺摘要本文从原料、配方、成型、干燥、烧结的生产流程介绍了镁砖的 生产工艺过程，叙述了各生产流程中应注意的问题及其影响。并对镁 砖的性能缺陷及特点做了简要的评述。1. 引言普通镁砖是一种氧化镁含量在90%以上、以方镁石为主晶相的碱 性耐火材料。一般可分为烧结镁砖（又称烧成镁砖）和化学结合镁砖 （又称不烧镁砖）两大类。纯度和烧成温度高的镁砖，由于方镁石晶 粒直接接触，称为直接结合镁砖；用电熔镁砂为原料制成的砖称为电 熔再结合镁砖。镁砖有较高的耐火度，很好的耐碱性渣性能，荷重软 化开始温度高，但抗热震性能差。烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经粉 碎、配料、混练、成型后，在15501600C

2、的高温下烧成，高纯制 品的烧成温度在1750C以上。不浇镁砖是在镁砂中加入适当的化学 结合剂，经混炼、成型、干燥而制成。主要用于炼钢碱性平炉、电炉 炉底和炉墙，氧气转炉的永久衬，有色金属冶炼炉，高温隧道窑，煅 烧镁砖和水泥回转窑内衬，加热炉的炉底和炉墙，玻璃窑蓄热室格子 砖等。2. 原料要求我国制造镁砖的主要原料是烧结镁石。对其主要要求为化学组成 和烧结程度。烧结镁石的化学组成应为MgO87%, CaO3.5%,SiO25.0%,同时要求烧结良好。烧结程度一般是以密度衡量，要求其 值大于3.53g/cm3。镁石的外观是棕黄色或茶褐色，结晶密度，灼烧 0.3%，没有瘤状物，黑块越少越好。烧结镁石

3、经过精选后，为了彻 底剔除其中的轻烧成分以及游离石灰的杂质，可以采用消化方法，亦 即将已焙烧过的的镁石，加入一定量的的水，在CaO风化后，可用 筛子将石灰除掉。3. 原料颗粒组成颗粒组成确定的原则应符合最密堆积原理有利于烧结。以某厂为 例，临界颗粒3、2.5、2mm，颗粒组成：2.51毫米者占6065% （其 中2.52mm的占2535%，21mm的占3035%），0.088mm的占 3540%或占3035%。增大临界颗粒尺寸或增大颗粒的百分含量，可 以提高热震定性，但烧结性能变差。增加细粉含量或改变下限由 0.088mm降为0.066mm，或同时降低颗粒上限，则有利于荷重软化温 度和烧结性能

4、的提高，但热震稳定性可能降低。4. 配料将不同颗粒组成的各种物料包括废砖、烧结剂及水分进行配料。 在镁砖的制造中，除烧结镁石外，经常加入20%以下的废砖。以亚硫 酸盐纸浆作结合剂（浓度1.2g/cm3）。此外，也可以加入氧化铁，锰 矿，粘土的矿物质作为结合剂。氧化铁，锰矿，粘土等矿物质可以在 镁石中添加低熔点溶液，以促进镁砖中镁橄榄石及尖晶石结晶生成。 镁橄榄石及尖晶石在镁砖中的主要作用是增强镁砖的机械强度。其他 杂质如SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物，可以在镁方石结晶的周围组成 若干固溶体而增加砖体组织的密度。制造镁砖时，为了减少溶液的量， 也可以采用有机质作为结合剂。各种结合剂的优

5、点如下：（1）氧化铁：它在还原焰中，与SiO2化合成硅酸铁（FeOSiO2） 或温石棉（Mg, Fe） O - SiO2。这些化合物可以助长方镁石的 生成，因此如在砖料内加入少量铁粉，经15001600 C烧成 的砖坯，可产生很多的、被他们包围着的方镁石结晶。（2）氯化钠：氯化钠可使砖坯在低温段生成收缩现象。原因是它的 融点在800 C以内，当温度超过800 C时，他已经升华而不 存在了，这是她的缺点。但它的最大特点，是有利于方镁石的 促进作用。（3）氧化钛：氧化镁易与氧化钛化合为尖晶石构造的正钛酸镁 （2MgOTiO2），对于镁砖的温度激变抵抗性能很高。同时又课 减少 砖的气孔度，因而砖的吸

6、水率也降低了。5. 混合在轮碾机或混砂机中进行。轮碾机混合出来的泥料质量较好，因 为他的转动和压力对泥浆具有碾揉压实、预先排气和预先密实的作 用，使泥浆混合均匀。其缺点是对颗粒有再粉碎的作用，破坏原来的 颗粒组成，而产量较低。混砂机的特点与之相反。混合时的加料顺序 为：粗颗粒一纸浆废液一筒磨粉，全部混合时间不低于10分钟。6. 成型因为烧结镁石是瘠性物料，且坯料水分含量少，一般不会出现因 空气被压缩而产生的过压废品，因此可采用高压力的压砖机。成型砖 坯都是经过两道作业工序（特殊型的例外），即先用200kg/cm3的低 压力制成粗坯，再用800 kg/cm3以上的高压力再压一遍，这样不仅可 以保

7、持坯型整齐，对于砖坯的组成也会增加致密程度。标准型砖坯多 用机型成型，常被采用的是水力压砖机，摩擦压砖机等。除非特别复 杂的特殊性状砖坯，很少用人工成型的。人工成型与机械成型的最大 差别是砖坯的气孔度不同。在机械成型很容易小到20%以下；担人工 成型的砖坯，最小也要大于20%。成型压力的大小，不仅影响砖坯的 气孔度，而且也相应的影响砖坯的荷重软化点和热冲击的抵抗性能。 在800 kg/cm3以上压力所成型的砖坯可使砖料颗粒产生受压破碎，使 方镁石颗粒产生移动位置，甚至将方镁石结晶分裂成更细的颗粒。颗 粒小，有利于砖坯的上述物理性能。如果成型压力小，不可能产生这 种现象。7. 干燥坯体在干燥过程

8、中，所发生的物理化学变化，包括水分的蒸发和 镁石的水化两个过程。水分排除的初期阶段需要较高的温度，但是高 温又会加速镁石的水化，使坯体开裂。特别是在干燥后期，由于热湿 传导的影响大于湿传导的影响，所以过高的温度反而不利于水分的排 除。在生产实践中，干燥介质的入口温度一般控制在100200 C， 废气出口温度一般控制在4060 C （隧道干燥器中）。为了保证坯体 干燥后具有一定强度，坯体干燥后保持有0.6%左右的水分。干燥过 程中经常出现的废品是网状裂纹，其原因主要是由于成型后的坯体生 成大量的水化物所致，但如果控制得当，一般不会出现废品，坯体干 燥后应及时装窑烧成，以免吸潮粉化。坯体干燥是防止

9、水化最适当的办法，是加强通风装置和适当的调节空 气温度。防止砖坯在干燥过程中扭曲变形，最好用金属干燥板，坯体 要侧立放置在板上。干燥台车的移动方向应与坯体的最长边方向是一 致的。车上放的砖坯之间应留有15cm的空隙。8. 烧成（1）烧成是镁砖制造过程中最主要的工序，镁砖的烧成可以在倒焰 窑或隧道窑中进行，他们的荷重软化点较低。高温时，结合剂 已失去作用，所以堆垛不宜太高，一般在0.8m左右。（2）烧结时镁砖虽然没有同质异形转化作用而引起的膨胀，但他也 有很多特殊的物理变化。当烧成温度在4001200 C时，由于 砖坯原有的水分蒸发，而破坏了氢氧化物的结合；而且液相在 砖内尚未产生，因此保持砖型

10、的完整仅依赖于颗粒间的摩擦力。 这时候砖坯的机械强度仅有不到20kg/cm2,极易产生坯体破坏。 避免坯体破坏最有效的方法是减慢升温速度。当温度已经达到 能使砖内产生液相时，砖内应力会使砖坯产生可塑性变形，此 时可以提高升温速度。当砖坯被强烈的火焰冲击时容易产生裂 纹。所以可以改用弱性氧化焰烧成，这样使砖坯中低价氧化铁 转变成高价氧化铁使之与MgO结合成铁酸镁（MgO Fe2O3）, 以增强砖的结构。冷却时，在液相凝固前砖坯具有缓冲应力的 作用，冷却速度可以提高。液相析出并凝固之后砖坯的塑形已 经消失，为了避免开裂，冷却速度不宜太快，但800 C以下采用快冷是可能的。(3) 烧成中各温度段物理

11、化学变化及升温速度控制：在200500 C 时主要是水分的排除和氢氧化物结构水的析出，升温速度可以 加快。5001200 C，结合剂的结合作用已被破坏，而液相尚 未生成，砖坯主要靠颗粒间摩擦力来维持，升温速度不宜太快。12001400 C有固相反应，液相生成，制品开始烧结，但此时 砖坯强度还是很低，故升温速度不宜太快。1400 C以上方镁 石再结晶，可能产生塑性变形，此时强度很低，因此要避免火 焰冲击，升温速度要缓慢。15001600 C时，制品最后烧结。(4) 烧成镁砖的温度范围，不能机械的固定，主要取决于原料成分 和配料情况。下面以苏联萨特金地区产的砖料(MgO=4547%； CaO=0.

12、33.6%； SiO =0.61.2%； Al O+Fe O=0.81.9%)为例，22 32 3他们烧成采用的是蜂窝式煤气窑，升温速度控制如表1所示；表1冷却温度I每小畤 乾 国！温度上昇、 I50200C2SeC200400C25 口 C40t)90(rC30CI如01,300以。|500l,300l,46(PC40C1, 仙。L560#C2SnC ;i每小畤I温度下降II. 5601(1500,J,150 1,000* 1,00080史C ；5015。10C8005(PQ156C9. 缺陷镁砖的缺陷是它的热冲击抵抗性能弱，因此如何改善镁砖的热震 稳定性非常重要。镁砖的热传导性能是根据砖在

13、使用时，温度上升不 同而异。10. 性能特点(1) 荷重软化温度：镁砖的荷重软化性能不如硅砖，尤其在1400 C 以上，即开始显著下降。在每平方公分负荷2公斤的重力下，其 软化情况与硅砖、粘土砖比较如表2。2 kg/cm20 kg/cm*tt458CL63OcC 1(4 86Cl(390CL60EPC1,33 猝 C(2) 加热摩擦抵抗性能：镁砖热摩擦性能比粘土砖、硅砖都要好些。镁砖的最高数值是在温度900 C附近，超过900 C以上时， 因低熔点杂质开始熔融而逐渐降低。(3) 耐压强度:从表3可以看出镁砖耐压强度大大高于硅砖和粘土砖。常温LOOOC燃成涣碑1矽Q07 kg/ems630 kg

14、/cm2377 kg：/cnr229 kg/cm2652 kg/cms407 kg/cmz(4) 导热性能：镁砖与其他耐火材料相反，它是温度越高，导热率越 低(表4).表41400&CSGOC! 650C8D0QC燃成镁礴0.010080.009710.009450.00923粘土碑0.003020.003120.004040.00375矽 碑0.003100.003430.004040-00434(5) 抗渣性能：由于镁砖在使用过程中不断接触钢渣，因而抗渣性很 重要。镁砖的抗渣性能很好，尤其是对于碱性渣具有比其他材料 更好的使用性能。即使在50% (即100:50)的碱性钢渣中使用， 其耐火度仍然在SK37.540之间。相比较，如果是硅砖，在20% 的碱性钢渣中使用，其耐火度即由SK32降低到SK28.3。11应用主要用于炼钢碱性平炉、电炉炉底和炉墙，氧气转炉的永久衬，有色金属冶炼炉，高温隧道窑，煅烧镁砖和水泥回转窑内衬，加热炉 的炉底和炉墙，玻璃窑蓄热室格子砖等。12.总结镁砖因其性能较好，原料较丰富，越来越多的被研究和应用。随 着科学技术的进步与发展镁砖也会得到越来越高的推广和应用。