[其他]尖晶石形成组分及其用途

说明书

本发明是关于在三元体系MgO-Al₂O₃-Cr₂O₃中尖晶石形成组分及其用途。

以氧化镁（MgO）为基底的碱性耐火材料，最适于作为钢铁工业、有色金属工业及水泥和石灰工业中的工业炉的衬里材料，在所用之处材料除承受高温外，还要同时承受碱性炉渣的浸蚀。镁氧砖明显的缺点在于，由于这种材料弹性模量高，膨胀系数大，因此它耐火温度突变及机械应力变换性能是有限的。这可以以下面的方程式得到推断：

6_D＝E_D·△29α，

式中6_D为压应力[N/mm²]，

E_D为弹性模量[KN/mm²]，

△29为温差[℃]，

α为热膨胀系数。

纯镁氧砖的弹性模量为60～100KN/mm²，因而人们花费了大量时间进行偿试，以便有系统地降低含氧化镁材料的弹性模量。虽然通过研制具有特殊晶体粒结构（晶粒间隙）的镁氧砖，含氧化镁材料的弹性模量被公认为只能降低到有限的程度，但加入耐激冷激热的改性材料后，却显著地降低。

已证明加入铬矿石后的效果特别好，它实质上相当于通式（FeO、MgO）（Cr₂O₃、Al₂O₃、Fe₂O₃）。由于MgO和铬铁矿不同的热膨胀系数造成材料的结构应力使弹性模量值降低近25KN/mm²，所以铬矿石在镁氧砖中对提高耐激冷激热性具有特殊作用。加入铬矿，耐激冷激热性有效的主要粒径范围为0.5～5毫米。

为了明显地降低弹性模量，从而使氧化镁材料的耐激冷激热性得到一定提高，因此在上述粒径范围必须加入至少10～30%（以重量计）的铬矿石。

用于提高耐激冷激热性所谓的耐火铬矿石，具有下面表1所示的组分，该表给出了耐火铬矿石化学极限值（Jungmeier，H.：Redex-Rundschau，（1984），№3/4，pp.462-491）。

表1

SiO₂1-6%

CaO    0.3-0.4%

Fe₂O₃13.6-29.6%

Al₂O₃8.7-28.9%

Cr₂O₃31.8-57.4%

含铬矿石的耐激冷激热性氧化镁材-含铬矿添加剂和氧化镁的镁氧砖（MgO含量为80%）-铬矿砖（MgO含量为80～30%），其缺点在于：在高温下使用时，铬矿石尤其受到含氧化钙，如砖、水泥熟料及炉渣的浸蚀，在含石灰的氧化炉气氛中，形成铬的六价还原产物。该反应可用下面的简化方程式表示：

熔点为1230℃的CaCr⁶⁺O₄（铬酸钙）是水溶性的并含有有毒的、于环境不利的六价铬。

镁氧砖，即方镁石尖晶石砖没有这种缺点。方镁石尖晶石砖是镁氧材料，它可降低弹性模量从而对含尖晶石MgO·Al₂O₃而不含铬矿石的镁氧材料耐激冷激热性起到提高作用。这种方镁石既可以在焙烧过程中在材料中就地生成（第一代方镁石尖晶石砖）也可以作为熔融和/或烧结晶石加入（第二代方镁石尖晶石的砖）（Bartha，P.∶Zement-Kalk-Gips 35（1982）no.9，pp.500-507;Routschka，G.∶Giesserei    71    （1984）no.10，pp.1-7（reprint）;Bartha    P.∶zement-Kalk-Gips    38（1985）no.2，pp.96-99;Zednicek，W.∶Radex-Rundschau（1983）no.3，pp.210-242。