各種堿性耐火磚的技術(shù)發(fā)展過程

　　預(yù)分解窯所用的堿性磚有四種，即鎂鉻磚、尖晶石鎂磚、白云石磚、鎂鋯磚。以下分別介紹其發(fā)展過程。

　　1.鎂鉻磚

　　鎂鉻磚是從冶金工業(yè)平爐引進(jìn)的，早期為硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚，性能較差，適應(yīng)不了預(yù)分解窯熟料液相和堿氯硫等有害成分的化學(xué)侵蝕，力學(xué)性能也較差，從20世紀(jì)60年代起，出現(xiàn)性能良的直接結(jié)合鎂鉻磚取代硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚。直接結(jié)合鎂鉻磚具有較高的抗高溫性能，抗SiO2侵蝕和抗氧化還原作用。同時，具有較高的高溫強(qiáng)度和抗機(jī)械應(yīng)力，以及較好的結(jié)窯皮性能，因而大量地用在燒成帶和熱工制度穩(wěn)定的上過渡帶。

　　鎂鉻磚

　　由于鎂鉻磚在水泥窯內(nèi)使用時，在堿(或硫)的作用下，穩(wěn)定的3價鉻轉(zhuǎn)化為氧化能力強(qiáng)的6價鉻，對人體的皮膚、肺和神經(jīng)系統(tǒng)等造成嚴(yán)重的危害，從20世紀(jì)80年代中期起工業(yè)化紛紛制定一系列環(huán)保、衛(wèi)生等方面的規(guī)范，對水泥窯的鎂鉻磚的殘磚和水泥廠排水進(jìn)行全面監(jiān)控，鎂鉻磚的使用受到一定程度的限制。鎂鉻磚由于良的性能和低廉的價格，在世界上相當(dāng)多的地區(qū)和仍在使用。

　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代，性能更為良的超直接結(jié)合鎂鉻磚已出現(xiàn)在工況條件較為苛刻的水泥工業(yè)預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯上。

　　2.尖晶石鎂磚

　　尖晶石鎂磚產(chǎn)品出現(xiàn)較早，但早期產(chǎn)品對熱應(yīng)力敏感性強(qiáng)、抗鹽侵蝕能力不足以及掛窯皮性能差等缺點(diǎn)，一直未能在水泥窯上大量應(yīng)用。

　　20世紀(jì)80年代以后，由于鉻公害以及燃煤燃燒和原料性能的影響，出現(xiàn)了預(yù)反應(yīng)尖晶石砂和鎂砂為基本原料制成的磚。由于具有比鎂鉻磚良的熱力學(xué)性能和抗熱化學(xué)侵蝕能力，以及具有無鉻化的特點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代起，在預(yù)分解窯的上過渡帶逐步取代鎂鉻磚。

　　方鎂石復(fù)合尖晶石磚

　　從20世紀(jì)90年代起，為適應(yīng)不同的工況條件，尖晶石磚的性能進(jìn)一步改善，出現(xiàn)了不同性能的尖晶石磚：增加粗顆粒級配，進(jìn)一步提高抗化學(xué)侵蝕適應(yīng)于燃燒工業(yè)廢燃料的尖晶石磚;為解決尖晶石磚不易掛窯皮和熱導(dǎo)率高的缺點(diǎn)，適當(dāng)提高Fe2O3的含量，降低顯氣孔率，易于黏附窯皮的尖晶石鎂磚;為進(jìn)一步提高抗化學(xué)侵蝕和抗機(jī)械應(yīng)力，降低Fe2O3含量的新品種尖晶石鎂磚。從而逐步擴(kuò)大了尖晶石磚的使用范圍。

　　3.白云石磚

　　白云石磚是20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的，由于磚內(nèi)含有大量的f-CaO和熟料中的C2S反應(yīng)，生成C3S為特征的穩(wěn)定性窯皮，在燒成帶使用較為合適。f-CaO易吸附水，白云石磚在貯存和停窯期間易吸潮水化，在運(yùn)轉(zhuǎn)率較高的窯內(nèi)使用較合適。

　　鎂白云石磚

　　20世紀(jì)90年代以來，白云石磚的性能有較大的改進(jìn)，如加入1%?3%的ZrO2顆粒，適當(dāng)?shù)亟档捅碛^顯氣孔率，以改善白云石磚抗熱震性能差的缺點(diǎn)。

　　為適應(yīng)鍛燒工業(yè)廢料，出現(xiàn)了增鎂鋯低氣孔率的白云石磚，不僅保持較好的掛窯皮性能，還具有較高的抗硫、氯等有害物侵蝕能力。

　　4.鎂鋯磚

　　鎂鋯磚的專利是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的，90年代才在預(yù)分解窯上應(yīng)用。工業(yè)廢燃料的使用，增加了窯內(nèi)有害物的富集，若燃料中含硫量較高時，在上過渡帶溫度超過1500℃時，尖晶石易被熟料侵蝕，生成C12A7或C4A3S，致使火磚致密剝落損壞。由于氧化鋯的熔化點(diǎn)為2715T，當(dāng)溫度超過1660℃才被熟料侵蝕。因此，鎂鋯磚具有較高的耐火度。氧化鋯顆粒的另一特點(diǎn)是顆粒四周形成微裂紋，從而吸收外部應(yīng)力，在熱態(tài)和冷態(tài)條件下，具有較大的抗斷裂強(qiáng)度。

　　在一系列對比試驗中，鎂鋯磚在抗SO3、CO2、堿蒸汽、Cl-有害物侵蝕，抗熟料液相侵蝕、氧化還原氣氛方面，以及較高的抗壓強(qiáng)度等，都具有明顯的點(diǎn)。早期的鎂鉻磚存在著熱導(dǎo)率高于尖晶石磚的缺點(diǎn)，此情況已被改善，含量4%?7%Zr02的鎂鋯磚的熱導(dǎo)率已低于尖晶石磚。

　　鎂鋯耐火磚具有良的性能，用在工況條件苛刻的窯內(nèi)，此趨向在擴(kuò)大。其發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提高性能和在保持良性能的前提下，降低生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用。