镁铬砖在有色金属转炉上的应用

　　炼铜、炼镍吹炼多采用P-S转炉。P-S转炉为圆筒形卧式转炉。筒体下部一侧沿水平方向设有一排风口,以鼓入空气或富氧空气。

　　炼铜转炉的任务,不仅要除去熔炼炉送来的冰铜中的硫化铁,而且要一直吹炼至形成粗铜。

　　炼镍转炉则只是除去硫化铁,而且只吹炼至形成Ni3S2(在冶炼高温下只有Ni3S2是稳定化合物)即停止。因为继续吹炼,Ni3S2会氧化成NiO进入渣中。

　　转炉吹炼过程中,由于反复加料、吹炼、排渣以及上、下两炉次之间的停歇,因此,炉内温度特别是风口区温度不仅波动大,而且波动频繁;再加上渣量大,熔体的剧烈搅动造成冲刷,因而,风口与风口区以上炉衬蚀损最块、最严重。

　　为提高炼镍转炉风口区镁铬砖的抗热剥落与结构剥落性,减轻铁硅渣与镍锍对其渗透与冲蚀,可以适当提高镁铬砖中的Cr2O3与Al2O3含量,降低Fe2O3与杂质CaO、SiO2含量。砖中Cr2O3、Al2O3含量的增加,可提高砖内晶间尖晶石含量,提高直接结合程度与砖的强度,从而提高砖的抗铁硅渣与锍的渗透及抗冲蚀能力。变价元素铁含量的降低,有利于镁铬砖的化学稳定性与体积稳定性。为使镁铬砖内化学成分、尖晶石分布比较均匀,用合成共烧结镁铬料生产镁铬砖。

　　镁铬质耐火材料是一种以镁砂为主，以铬铁矿为辅的耐火材料；镁砂加入铬矿并经高温烧成之后，镁砂和铬矿之间发生明显的物理化学反应，镁砂中的MgO和铬铁矿中的Cr2O3成分在烧结过程中相互扩散，在方镁石内部形成点状二次尖晶石，在铬矿中生成原味尖晶石；根据工艺以及所用原料不同，镁铬砖在冷却过程中形成不同程度的二次复合尖晶石以及方镁石一二次尖晶石复合相等，以期达到形成了各相之间直接结合，铬矿相被镁砂包裹的结构。

　　在炼铜工业用镁铬质耐火材料的发展历史中，最早采用硅砖砌筑炉衬，然而由于炉渣成分中多有FeO和SiO2成分，且冶炼气氛中含有较多SO2酸性气体，硅砖的侵蚀损毁非常严重，从20世纪50~60年代，碱性砖已经开始在炼铜工业中开始使用了，时至今日，经过几代人的不断改进，镁铬质耐火材料的生产工艺及在铜冶炼工业中的应用越来越成熟，常用于铜冶炼工业中的镁铬质耐火材料有以下几种：

　　(1)普通硅酸盐结合镁铬砖

　　普通硅酸盐结合的镁铬砖是采用中档以下镁砂、较低品位的铬矿，在1550℃下烧制形成的。普通硅酸盐结合的镁铬砖含有较多的硅酸盐相，二次尖晶石数量比较少，形成了硅酸相包裹方镁石相的显微结构。
　　在普通硅酸盐结合镁铬砖中，低熔点的硅酸盐相将高熔点的方镁石已经铬铁矿隔开包裹，高熔点的方镁石、铬铁矿直接以硅酸盐结合不形成直接结合结构，低熔点的硅酸盐相互连通形成连续相；低熔点的硅酸盐相极易在使用过程中软化溶解，严重影响镁铬砖的荷重软化温度、热态强度、体积稳定性等性能；此外裂纹可以通过硅酸盐玻璃相扩展，熔渣也较易于从薄弱的硅酸盐玻璃相渗透腐蚀，所以硅酸盐结合镁铬砖的抗热震和抗渣侵蚀性能较差。

　　(2) 直接结合镁铬砖

　　直接结合镁铬砖采用硅酸盐等杂质低的高档镁砂、铬精矿在1700℃左右高温烧成；在直接结合镁铬砖中，含有较少数量的硅酸盐相，硅酸盐相以孤岛形式存在于基质中，方镁石-方镁石、方镁石-复合尖晶石之间直接结合，因此直接结合镁铬砖具有良好的耐高温性、抗侵蚀性和抗热震性。

　　(3)再结合镁铬砖

　　再结合镁铬砖是采用高温烧结镁铬质或者电熔镁铬质原料在1750℃以上再次烧结制得的耐火制品；再结合镁铬砖尖晶石相分布均匀、晶粒之间直接结合程度好，再接和镁铬砖具有比普通硅酸盐结合镁铬砖和直接结合镁铬砖更好的抗侵蚀性和抗冲刷性能。

　　(4)半再结合镁铬砖

　　半再结合镁铬砖位于采用一部分直接结合镁铬砖原料替代再结合砖中的预合成原料，属于再结合砖和直接结合中的过渡产品，由于采用了高档镁砂等非预合成原料，相较于再结合镁铬砖有更好的抗热震性。

　　(5)共烧结镁铬砖

　　共烧结镁铬砖又称全合成镁铬砖，是采用高压压球机或超高温的优质烧结合成镁铬砂，全部采用为制砖原料，在高温下烧制生产，具有良好的抗侵蚀性和高温体积稳定性。

　　(6)熔铸镁铬砖

　　熔铸镁铬砖是专为炼铜工业设计的耐火材料，生产采用熔铸原理，即将原料、外加剂通过混合、破碎、压制等方法进行预处理之后，以电炉将物料熔融为液态，在磨具中浇筑成型得的粗坯，最后通过切削等方式对粗坯进行处理的到熔铸镁铬砖。

　　熔铸镁铬砖在抗渣渗透方面具有独特的优越性，但生产难度大、价格昂贵，而且由于整体成型之后可以看作一个刚性体，起缓冲作用的气孔以及微裂纹较少，抗热震性较差。

　　自上世纪五十年代起，硅酸盐结合的镁铬砖就开始在铜冶炼工业中开始运用，随着铜冶炼工艺的技术发展硅酸盐结合的镁铬砖开始淡出铜冶炼的视线，但在某些转炉中依然有所应用，主要用于上炉膛、烟道口等位置。