提高镁钙质耐火材料抗水化性能的措施
- 发布人：管理员
- 发布时间：2008-05-14
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1.前言
镁钙质耐火材料是一种优质碱性耐火材料，它有多种优良的使用性能，特别是其中的游离CaO成分，能够吸附钢水中的〔S〕、〔P〕、Al2O3等非金属夹杂，具有净化钢水的作用。另外，镁钙质耐火材料价格便宜、无环境污染，因此，倍受人们的青睐。它是目前冶炼不锈钢和洁净钢用理想的耐火材料。随着我国不锈钢和洁净钢产量的不断增长，镁钙质耐火材料的用量也在不断增加。但是，镁钙质耐火材料最大的弱点是，在运输、存放和使用过程中，易吸收水分，发生水化，导致使用性能降低，严重时还会造成报废。镁钙质耐火材料的水化严重影响了它的发展，正是因为水化问题没有得到很好的解决，致使一些新品种的镁钙质耐火材料得不到推广应用。因此，为了促进镁钙质耐火材料的发展，使其更好的适应炼钢工业及其他高温工业不断发展的需要。必须采取有效措施，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能。
2.提高镁钙质耐火材料抗水化性能的措施
镁钙质耐火材料水化的实质就是材料中的游离CaO与水分发生反应，使晶体CaO变成粉末状的CaO，并伴随着体积膨胀，使材料的组织结构遭到破坏。因此，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能就是要阻止游离CaO与水分接触而发生水化反应。主要从以下几方面采取措施。首先要提高镁钙质耐火原料的抗水化性能，这是提高镁钙质耐火材料抗水化性能最根本的措施；第二是在镁钙质耐火材料的生产过程中，避免原料和结合剂带入水分；第三是合理的配置砖料；第四是对生产出的镁钙质耐火制品进行密封包装，使之与外界水分隔绝；第五是将镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成连续生产线，减少物料中间周转，缩短生产周期。
2.1提高镁钙质耐火原料的抗水化性能的措施
提高镁钙质耐火原料抗水化性能的措施有：提高原料的致密度和MgO含量；在耐火原料中加入某种添加物，与CaO反应生成耐水化的矿物，并将游离CaO包裹起来；对耐火原料的颗粒进行表面处理，在原料颗粒表面形成防水化保护层等。
2.1.1提高镁钙质耐火原料的致密度
在镁钙质耐火原料的生产中，尽可能的提高物料的细度、料坯（球）的密度和煅烧温度，以便制得高致密度的镁钙质耐火原料。致密度越高，CaO晶体就越稳定，发生水化反应的难度就越大；原料越致密，气孔率越低，外界水分就越难于渗入到原料颗粒内部。因此，提高镁钙质耐火原料致密度，可提高镁钙质耐火原料的抗水化性能。生产中镁钙质耐火原料的颗粒体积密度一般控制在3.30g.cm-3以上。
2.1.2提高镁钙质耐火原料的MgO含量
在镁钙质耐火原料中MgO的抗水化能力远远超过CaO，二者相比MgO的水化可忽略不计。提高镁钙质耐火原料的MgO含量，使MgO（方镁石）形成连续基质，而游离CaO呈孤岛状被MgO连续基质所包裹，避免了游离CaO直接与水分接触，发生水化反应。因此，提高镁钙质耐火原料的MgO含量（?70%），可大大提高其抗水化性能。例如，目前我国产量和用量最大的MgO含量75%左右的合成镁质白云石熟料，具有良好的抗水化性能，满足了多种镁钙质耐火材料（烧成镁钙砖，不烧镁钙砖，镁钙喷补料等）生产和使用的需要。
2.1.3在镁钙质耐火原料中加入添加物
在镁钙质耐火原料的生产过程中加入适量的添加物，与CaO反应生成耐水化的矿物，对游离CaO起到保护作用；添加物还能促进物料的烧结，进一步提高镁钙质耐火原料的致密度。如加入适量的ZrO2、TiO2。 ZrO2与CaO反应生成高熔点（2340℃）、高密度（4.78g.cm-3）的耐水化矿物CaO?ZrO2。 TiO2与CaO反应生成耐水化矿物CaO?TiO2。 因此，某些添加物的加入提高了镁钙质耐火原料的抗水化性能。
2.1.4使镁钙质耐火原料中保持适量的杂质
在镁钙质耐火原料中保持少量的杂质（主要是SiO2、Fe2O3和Al2O3）有利于提高镁钙质耐火原料的抗水化性能。一方面杂质与游离CaO反应，在游离CaO表面生成耐水化的矿物，如C3S、C2F等。这些矿物对游离CaO起到防水化保护层的作用。另一方面杂质能够促进物料的烧结，提高镁钙质耐火原料的致密度。由于杂质含量很低，对镁钙质耐火原料的高温性能影响很小，更重要的是少量杂质的存在提高了镁钙质耐火原料的抗水化性能。笔者认为，在我国目前的生产和使用条件下，镁钙质耐火原料中的杂质含量控制在2.5%左右为宜，不必过于追求高纯度。
2.1.5在镁钙质耐火原料颗粒表面形成防水化保护层
采取某些措施对镁钙质耐火原料颗粒表面进行处理，在颗粒表面形成防水化保护层，防止游离CaO与外界水分接触发生水化。
2.1.5.1使用某些无水有机液体，采用喷?、浸渍、搅拌等方法，在镁钙质耐火原料颗粒表面形成防水化保护层。如日本某生产厂家采用真空搅拌机搅拌的方法。将镁钙质颗粒料和一定比例的液体无水有机材料加入到真空搅拌机中，进行抽真空搅拌。在抽真空条件下，液体无水有机材料能渗入到颗粒内部，在镁钙质耐火原料颗粒料表面形成牢固的防水化保护层。
2.1.5.2将镁钙质耐火原料颗粒置于通有CO2气体的碳化炉内，在950℃左右的温度下进行碳化处理，使镁钙质耐火原料颗粒表面的游离CaO碳化成耐水化的矿物CaCO3，避免了颗粒表面发生游离CaO的水化，同时对颗粒内部的游离CaO也起到了保护作用。
2.1.5.3将镁钙质耐火原料颗粒在一定浓度的磷酸溶液中进行浸渍处理，使颗粒表面的游离CaO与磷酸反应，生成磷酸钙等耐水化的矿物，避免了颗粒表面的游离CaO与外界水分接触发生水化。
2.2避免镁钙质耐火原料和结合剂中带有水分
2.2.1镁钙质耐火原料在加工和储存过程中会吸附大气中的水分，在制品生产时必须通过加热烘干排除掉。否则，被带入到制品内将会引起制品的水化。特别是在南方潮湿地区生产不烧镁钙质制品时，更应当将原料加热烘干。需要指出的是，目前我国有些镁钙质耐火制品生产厂家混料采用了高效混合设备，混料前不再对物料进行加热，简化了工艺。但这对提高镁钙质耐火制品的抗水化性能是不利的。
2.2.2生产镁钙质耐火制品所用的结合剂主要有：石蜡、中温沥青和无水树脂等。在这些结合剂中都或多或少的带有水分，使用前必须在一定的温度下进行充分的加热熬制，排除其中的水分。否则，将会造成制品的水化。如某镁钙质耐火制品生产厂所用结合剂的含水量控制在0.3%以下。
2.3合理的配置砖料
为了提高镁钙质耐火制品的抗水化性能，在生产镁钙质耐火制品时，在无其他特别要求的情况下，粉料应当选用镁质粉料，最好是选用电熔镁砂粉料；颗粒料选用镁钙质耐火原料。砖料的这种配置，使生产出的镁钙质耐火制品形成以方镁石为连续基质包裹镁钙颗粒的组织结构。这种组织结构使镁钙颗粒受到保护，避免了CaO与水分直接接触。因此，提高了镁钙质耐火制品的抗水化性能。同时也提高了耐侵蚀性能。
2.4对镁钙质耐火制品进行防水化保护
为了防止生产出的镁钙质耐火制品吸收外界水分而发生水化，采用防水材料将镁钙质制品包裹或密封包装，使之与外界隔绝，以防止其发生水化。
2.4.1防水材料保护层
采用浸渍或者涂刷的方法，在镁钙质耐火制品表面包裹一层防水材料保护层，将镁钙质耐火制品密封起来，避免了与外界水分接触，提高了抗水化性能。所采用的防水材料主要有：石蜡、无水树脂和脱水沥青等。石蜡浸渍是目前采用较多的防水化方法。
2.4.2防水包装材料密封包装
用聚乙烯塑料薄膜或铝箔等防水包装材料，采用热塑包装或抽真空包装法将镁钙质耐火制品单块密封包装，使之与外界隔绝，达到防水化的目的。如德国Wulfrath耐火材料公司生产的白云石制品，采用铝箔抽真空包装后，可长期存放，并出口到国外，而不发生水化。
2.4.3包装箱密封包装
将一定数量的镁钙质耐火制品装入带有防水材料层的包装箱内，并充填适量的干燥剂，然后压上箱盖，用打包带捆紧。这种包装方法简单，费用较低，适用于大批量，存放期较短的镁钙质耐火制品的防水化包装。
2.4.4塑料薄膜缠绕包装
先将镁钙质耐火制品进行浸蜡处理，再将浸蜡的镁钙质耐火制品码放于木质或铝质托盘上，然后用专用塑料薄膜在缠绕式包装机上，将镁钙质耐火制品整体缠绕包装。目前，我国有不少镁钙质耐火制品生产厂家采用这种包装方法。
2.5将镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成一条连续的生产线 镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成一条生产线后，煅烧出的镁钙质耐火原料不经冷却直接转入制品的生产，减少了镁钙质耐火原料的中间周转环节；在整个生产过程中物料都保持热态；对生产出的镁钙质耐火制品及时进行防水化处理，如浸蜡、密封包装等。这样大大缩短了镁钙质耐火制品的生产周期，避免了镁钙质耐火原料和制品在生产过程中吸收外界水分。因此，提高了镁钙质耐火制品的抗水化性能。
镁钙质耐火材料的水化受到很多因素的影响，因此，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能应从多方面采取措施，进行综合治理，才能取得较好的防水化效果。在实际生产中具体采取哪些防水化措施，应根据具体情况而定。
3.结语
镁钙质耐火材料具有净化钢水的作用，不污染环境，且价格便宜，是我国重点发展的优质耐火材料品种之一。今后要做的工作是：一方面要进一提高现有镁钙质耐火材料的质量；另一方面要根据炼钢工业的需要开发新品种的镁钙质耐火材料；同时还要解决好镁钙质耐火材料的易水化的问题，如果这个问题解决不好，我国的镁钙质耐火材料就不能很好的发展。解决镁钙质耐火材料的水化问题，最根本的是要解决镁钙质耐火原料的水化。在前所述的提高镁钙质耐火原料抗水化性能的措施中，有些只是进行了试验室小样试验或者小批量试验，还没有真正应用到工业生产中。因此，今后还有大量的工作要做。相信经过我国耐火材料科技工作者及相关行业科技工作者的共同努力，一定能够解决好我国镁钙质耐火材料的水化问题，使各种抗水化性能优良的镁钙质耐火材料广泛地应用于我国的高温工业中，并出口到国外。山东镁矿 张兴业
镁钙质耐火材料是一种优质碱性耐火材料，它有多种优良的使用性能，特别是其中的游离CaO成分，能够吸附钢水中的〔S〕、〔P〕、Al2O3等非金属夹杂，具有净化钢水的作用。另外，镁钙质耐火材料价格便宜、无环境污染，因此，倍受人们的青睐。它是目前冶炼不锈钢和洁净钢用理想的耐火材料。随着我国不锈钢和洁净钢产量的不断增长，镁钙质耐火材料的用量也在不断增加。但是，镁钙质耐火材料最大的弱点是，在运输、存放和使用过程中，易吸收水分，发生水化，导致使用性能降低，严重时还会造成报废。镁钙质耐火材料的水化严重影响了它的发展，正是因为水化问题没有得到很好的解决，致使一些新品种的镁钙质耐火材料得不到推广应用。因此，为了促进镁钙质耐火材料的发展，使其更好的适应炼钢工业及其他高温工业不断发展的需要。必须采取有效措施，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能。
2.提高镁钙质耐火材料抗水化性能的措施
镁钙质耐火材料水化的实质就是材料中的游离CaO与水分发生反应，使晶体CaO变成粉末状的CaO，并伴随着体积膨胀，使材料的组织结构遭到破坏。因此，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能就是要阻止游离CaO与水分接触而发生水化反应。主要从以下几方面采取措施。首先要提高镁钙质耐火原料的抗水化性能，这是提高镁钙质耐火材料抗水化性能最根本的措施；第二是在镁钙质耐火材料的生产过程中，避免原料和结合剂带入水分；第三是合理的配置砖料；第四是对生产出的镁钙质耐火制品进行密封包装，使之与外界水分隔绝；第五是将镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成连续生产线，减少物料中间周转，缩短生产周期。
2.1提高镁钙质耐火原料的抗水化性能的措施
提高镁钙质耐火原料抗水化性能的措施有：提高原料的致密度和MgO含量；在耐火原料中加入某种添加物，与CaO反应生成耐水化的矿物，并将游离CaO包裹起来；对耐火原料的颗粒进行表面处理，在原料颗粒表面形成防水化保护层等。
2.1.1提高镁钙质耐火原料的致密度
在镁钙质耐火原料的生产中，尽可能的提高物料的细度、料坯（球）的密度和煅烧温度，以便制得高致密度的镁钙质耐火原料。致密度越高，CaO晶体就越稳定，发生水化反应的难度就越大；原料越致密，气孔率越低，外界水分就越难于渗入到原料颗粒内部。因此，提高镁钙质耐火原料致密度，可提高镁钙质耐火原料的抗水化性能。生产中镁钙质耐火原料的颗粒体积密度一般控制在3.30g.cm-3以上。
2.1.2提高镁钙质耐火原料的MgO含量
在镁钙质耐火原料中MgO的抗水化能力远远超过CaO，二者相比MgO的水化可忽略不计。提高镁钙质耐火原料的MgO含量，使MgO（方镁石）形成连续基质，而游离CaO呈孤岛状被MgO连续基质所包裹，避免了游离CaO直接与水分接触，发生水化反应。因此，提高镁钙质耐火原料的MgO含量（?70%），可大大提高其抗水化性能。例如，目前我国产量和用量最大的MgO含量75%左右的合成镁质白云石熟料，具有良好的抗水化性能，满足了多种镁钙质耐火材料（烧成镁钙砖，不烧镁钙砖，镁钙喷补料等）生产和使用的需要。
2.1.3在镁钙质耐火原料中加入添加物
在镁钙质耐火原料的生产过程中加入适量的添加物，与CaO反应生成耐水化的矿物，对游离CaO起到保护作用；添加物还能促进物料的烧结，进一步提高镁钙质耐火原料的致密度。如加入适量的ZrO2、TiO2。 ZrO2与CaO反应生成高熔点（2340℃）、高密度（4.78g.cm-3）的耐水化矿物CaO?ZrO2。 TiO2与CaO反应生成耐水化矿物CaO?TiO2。 因此，某些添加物的加入提高了镁钙质耐火原料的抗水化性能。
2.1.4使镁钙质耐火原料中保持适量的杂质
在镁钙质耐火原料中保持少量的杂质（主要是SiO2、Fe2O3和Al2O3）有利于提高镁钙质耐火原料的抗水化性能。一方面杂质与游离CaO反应，在游离CaO表面生成耐水化的矿物，如C3S、C2F等。这些矿物对游离CaO起到防水化保护层的作用。另一方面杂质能够促进物料的烧结，提高镁钙质耐火原料的致密度。由于杂质含量很低，对镁钙质耐火原料的高温性能影响很小，更重要的是少量杂质的存在提高了镁钙质耐火原料的抗水化性能。笔者认为，在我国目前的生产和使用条件下，镁钙质耐火原料中的杂质含量控制在2.5%左右为宜，不必过于追求高纯度。
2.1.5在镁钙质耐火原料颗粒表面形成防水化保护层
采取某些措施对镁钙质耐火原料颗粒表面进行处理，在颗粒表面形成防水化保护层，防止游离CaO与外界水分接触发生水化。
2.1.5.1使用某些无水有机液体，采用喷?、浸渍、搅拌等方法，在镁钙质耐火原料颗粒表面形成防水化保护层。如日本某生产厂家采用真空搅拌机搅拌的方法。将镁钙质颗粒料和一定比例的液体无水有机材料加入到真空搅拌机中，进行抽真空搅拌。在抽真空条件下，液体无水有机材料能渗入到颗粒内部，在镁钙质耐火原料颗粒料表面形成牢固的防水化保护层。
2.1.5.2将镁钙质耐火原料颗粒置于通有CO2气体的碳化炉内，在950℃左右的温度下进行碳化处理，使镁钙质耐火原料颗粒表面的游离CaO碳化成耐水化的矿物CaCO3，避免了颗粒表面发生游离CaO的水化，同时对颗粒内部的游离CaO也起到了保护作用。
2.1.5.3将镁钙质耐火原料颗粒在一定浓度的磷酸溶液中进行浸渍处理，使颗粒表面的游离CaO与磷酸反应，生成磷酸钙等耐水化的矿物，避免了颗粒表面的游离CaO与外界水分接触发生水化。
2.2避免镁钙质耐火原料和结合剂中带有水分
2.2.1镁钙质耐火原料在加工和储存过程中会吸附大气中的水分，在制品生产时必须通过加热烘干排除掉。否则，被带入到制品内将会引起制品的水化。特别是在南方潮湿地区生产不烧镁钙质制品时，更应当将原料加热烘干。需要指出的是，目前我国有些镁钙质耐火制品生产厂家混料采用了高效混合设备，混料前不再对物料进行加热，简化了工艺。但这对提高镁钙质耐火制品的抗水化性能是不利的。
2.2.2生产镁钙质耐火制品所用的结合剂主要有：石蜡、中温沥青和无水树脂等。在这些结合剂中都或多或少的带有水分，使用前必须在一定的温度下进行充分的加热熬制，排除其中的水分。否则，将会造成制品的水化。如某镁钙质耐火制品生产厂所用结合剂的含水量控制在0.3%以下。
2.3合理的配置砖料
为了提高镁钙质耐火制品的抗水化性能，在生产镁钙质耐火制品时，在无其他特别要求的情况下，粉料应当选用镁质粉料，最好是选用电熔镁砂粉料；颗粒料选用镁钙质耐火原料。砖料的这种配置，使生产出的镁钙质耐火制品形成以方镁石为连续基质包裹镁钙颗粒的组织结构。这种组织结构使镁钙颗粒受到保护，避免了CaO与水分直接接触。因此，提高了镁钙质耐火制品的抗水化性能。同时也提高了耐侵蚀性能。
2.4对镁钙质耐火制品进行防水化保护
为了防止生产出的镁钙质耐火制品吸收外界水分而发生水化，采用防水材料将镁钙质制品包裹或密封包装，使之与外界隔绝，以防止其发生水化。
2.4.1防水材料保护层
采用浸渍或者涂刷的方法，在镁钙质耐火制品表面包裹一层防水材料保护层，将镁钙质耐火制品密封起来，避免了与外界水分接触，提高了抗水化性能。所采用的防水材料主要有：石蜡、无水树脂和脱水沥青等。石蜡浸渍是目前采用较多的防水化方法。
2.4.2防水包装材料密封包装
用聚乙烯塑料薄膜或铝箔等防水包装材料，采用热塑包装或抽真空包装法将镁钙质耐火制品单块密封包装，使之与外界隔绝，达到防水化的目的。如德国Wulfrath耐火材料公司生产的白云石制品，采用铝箔抽真空包装后，可长期存放，并出口到国外，而不发生水化。
2.4.3包装箱密封包装
将一定数量的镁钙质耐火制品装入带有防水材料层的包装箱内，并充填适量的干燥剂，然后压上箱盖，用打包带捆紧。这种包装方法简单，费用较低，适用于大批量，存放期较短的镁钙质耐火制品的防水化包装。
2.4.4塑料薄膜缠绕包装
先将镁钙质耐火制品进行浸蜡处理，再将浸蜡的镁钙质耐火制品码放于木质或铝质托盘上，然后用专用塑料薄膜在缠绕式包装机上，将镁钙质耐火制品整体缠绕包装。目前，我国有不少镁钙质耐火制品生产厂家采用这种包装方法。
2.5将镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成一条连续的生产线 镁钙质耐火原料的生产和制品的生产建成一条生产线后，煅烧出的镁钙质耐火原料不经冷却直接转入制品的生产，减少了镁钙质耐火原料的中间周转环节；在整个生产过程中物料都保持热态；对生产出的镁钙质耐火制品及时进行防水化处理，如浸蜡、密封包装等。这样大大缩短了镁钙质耐火制品的生产周期，避免了镁钙质耐火原料和制品在生产过程中吸收外界水分。因此，提高了镁钙质耐火制品的抗水化性能。
镁钙质耐火材料的水化受到很多因素的影响，因此，提高镁钙质耐火材料的抗水化性能应从多方面采取措施，进行综合治理，才能取得较好的防水化效果。在实际生产中具体采取哪些防水化措施，应根据具体情况而定。
3.结语
镁钙质耐火材料具有净化钢水的作用，不污染环境，且价格便宜，是我国重点发展的优质耐火材料品种之一。今后要做的工作是：一方面要进一提高现有镁钙质耐火材料的质量；另一方面要根据炼钢工业的需要开发新品种的镁钙质耐火材料；同时还要解决好镁钙质耐火材料的易水化的问题，如果这个问题解决不好，我国的镁钙质耐火材料就不能很好的发展。解决镁钙质耐火材料的水化问题，最根本的是要解决镁钙质耐火原料的水化。在前所述的提高镁钙质耐火原料抗水化性能的措施中，有些只是进行了试验室小样试验或者小批量试验，还没有真正应用到工业生产中。因此，今后还有大量的工作要做。相信经过我国耐火材料科技工作者及相关行业科技工作者的共同努力，一定能够解决好我国镁钙质耐火材料的水化问题，使各种抗水化性能优良的镁钙质耐火材料广泛地应用于我国的高温工业中，并出口到国外。山东镁矿 张兴业
