燒成鎂鈣磚生產(chǎn)過程防水化措施的探討

陳 歡，翁小燕，汪 強

（1.浙江銘德新材科技有限公司，浙江 湖州 313000；2.浙江紅鷹集團股份有限公司，浙江 湖州 313000）

近年來，我國鋼鐵工業(yè)不斷發(fā)展，不銹鋼和各種潔凈鋼產(chǎn)能不斷擴大，對優(yōu)質的堿性耐火材料的需求不斷增長，對鎂鈣磚需用量水漲船高，鎂鈣磚被廣泛應用于AOD爐、VOD和LF爐等鋼鐵冶煉中的精煉設備中，近年來，由于水泥窯磚無鉻化的要求，鎂鈣磚在水泥窯爐中也日益得到推廣和使用。

鎂鈣磚目前主要有燒成鎂鈣磚、不燒鎂鈣磚和含碳鎂鈣磚三種，以燒成鎂鈣磚性能最為優(yōu)異，使用最為廣泛。下文所述鎂鈣磚均為燒成鎂鈣磚。

鎂鈣磚的優(yōu)點和致命缺點：

鎂鈣磚的主要礦物MgO和CaO都是高溫礦物，其中MgO的熔點為2800℃，CaO的熔點為2570℃，MgO和CaO在高溫下不生成二元復合礦物，二者的最低共熔點為2370℃，MgO和CaO還具有良好的高溫穩(wěn)定性，因此，MgO和CaO賦予了鎂鈣磚優(yōu)異的耐高溫性能。主要表現(xiàn)為如下幾點：

（1）良好的耐高溫性能。

（2）抗渣侵蝕性能好。

（3）高的抗熱震性能。

（4）良好的體積穩(wěn)定性能。

（5）可以凈化鋼水。

但是因鎂鈣磚中含有游離CaO，無論是生產(chǎn)場所還是使用場所，自然環(huán)境中的水份無處不在，游離CaO不可避免的會接觸到外界水分，從而導致鎂鈣磚發(fā)生水化，造成鎂鈣磚結構疏松，各項使用性能下降甚至喪失性能導致直接報廢，給生產(chǎn)方或使用方帶來巨大損失。因此，提高鎂鈣磚的抗水化性能是鎂鈣磚生產(chǎn)和使用中涉及到的主要技術問題之一。

鎂鈣磚的水化機理：

游離CaO與水發(fā)生如下反應：CaO+H2O→Ca（OH）2這是自發(fā)的反應，只要遇到水或者水蒸氣，反應就會不可避免的發(fā)生，一直延續(xù)到547℃。當此反應發(fā)生后，鎂鈣磚基體中CaO結構單元發(fā)生瓦解，生成了四個Ca（OH）2結構單元，基體體積增大，造成鎂鈣磚的粉化。

鎂鈣磚的游離CaO含量越高，抗水化性能就越差提高鎂鈣磚抗水化性能的途徑：一是盡量減少鎂鈣磚中的游離CaO含量；二是避免鎂鈣磚與外界水分接觸。提高鎂鈣磚的抗水化能力，有一個選擇是通過原料，主要指通過鎂鈣砂的改性來改善抗水化性能，采用加入改性劑或表面覆蓋的辦法，價格十分昂貴，效果有限，對于不生產(chǎn)原料，以采購原料加工為主的耐火材料生產(chǎn)企業(yè)根本不適用。

圖1 鎂鈣磚生產(chǎn)工藝流程

鎂鈣磚的生產(chǎn)工藝：以鎂鈣砂或白云石砂、電熔鎂砂、燒結鎂砂等為原料，結合劑可選用液體石蠟或無水樹脂，考慮性價比，以液體石蠟應用最為廣泛。鎂鈣磚的顆粒級配的臨界粒度以磚型大小進行選擇，最大粒徑10cm，骨料一般選擇鎂鈣砂料，電熔鎂砂或高純鎂砂做細粉，采用熱態(tài)混料，熱態(tài)成型，在隧道窯內燒成，燒成后的磚主要進行在浸蠟處理，目的是將磚樣密封提高其抗水化性能，對因燒成而變形的磚塊打磨至標準尺寸，密封包裝入庫。

1 原料制備階段的防水化處理

因為自然界中的水份無處不在，潮濕氣候尤甚，所以鎂鈣磚的生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)都要防止水化，從原料的儲運和保存開始，就需要對原料進行有效的防水化保存，如使用密封桶，多層塑料袋等措施。特別要注意的是對于細粉的保存，因為細粉的比表面大，具有更高的活性，更易與水蒸氣發(fā)生反應使水化嚴重，在下雨天和濕度比較大的季節(jié)尤其需要注意，因為一旦原料發(fā)生水化對所制備的鎂鈣磚的性能影響比較大，基本制得的磚在性能上會下降到原來的一半甚至更差，嚴重者不待生產(chǎn)完畢，在生產(chǎn)過程中就直接報廢，通過生產(chǎn)管控，嚴格設定生產(chǎn)量，控制原料存放周期，一般破碎好的顆粒料一周內用完，細粉隨磨隨用，基本可以維持原原料品質。

2 混合及成型

混合和成型的過程物料暴露在潮濕環(huán)境內的時間很短，基本不會加速水化，特別要注意的是，因為采用了石蠟作結合劑，需要有一個固體石蠟熔融為液體石蠟的過程，石蠟中的含水量在0.5%左右，要控制化蠟溫度在105℃～110℃之間，以保證脫盡水分。

3 燒成

成型后的磚坯不需要干燥處理，要求磚坯在成型后8h內入窯成。碼磚時要碼單垛，火道均勻，有利于結合劑迅速排除，燒成溫度在1550℃～1620℃，保溫時間≥5h。

4 浸蠟

浸蠟是鎂鈣磚最重要的防水化措施之一，暨通過將燒成的鎂鈣磚，浸入石蠟中。石蠟滲透入磚內1cm～2cm，在冷卻后在磚表面形成覆蓋層。阻斷了磚與水蒸汽的接觸，避免了水與CaO發(fā)生反應，延緩了磚的水化過程。

5 打磨

在鎂鈣磚燒成過程中嗎，會出現(xiàn)扭曲、裂紋、重坯或翹邊的想象，需要對制品進行打磨，以滿足磚的裝配要求，打磨在浸蠟后進行，破壞了磚的表面層，對于變形嚴重的磚，打磨深度過大，還會破壞磚內顆粒結構，這都會加劇磚的水化，必要時，可對磚進行二次浸蠟，但因為打磨處理的磚已經(jīng)沒有溫度，要使蠟滲透入磚內，需要比一次浸蠟更高的溫度和時間。

6 包裝

包裝是鎂鈣磚防水化的最后一道防線，一般采用塑料袋兜底密封包裝，在磚層之間還可以墊上油毛氈隔潮，塑料袋包好后，再用拉伸薄膜纏繞緊致。最后以紙板箱封箱。比較理想的是抽真空熱塑封，保持時間可以延長1倍～2倍。

鎂鈣磚作為煉鋼工業(yè)AOD爐、VOD爐和LF爐等精煉設備的內襯材料，在使用過程中能很好的承受高溫熔損，鋼水和氣體的強烈沖刷及磨損、抗渣性、抗剝落性能優(yōu)良，更具有凈化鋼水的作用，是一種優(yōu)秀的耐火材料，其易水化是其在生產(chǎn)保存過程中的致命弱點，從生產(chǎn)工藝工程入手，精細化管理，合理安排好生產(chǎn)工序的時間節(jié)點，完善浸蠟工藝，提高包裝質量，可以充分延緩鎂鈣磚的水化時間，延長產(chǎn)品保質期，用最少的投入取得最大的效果，對減低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益具有重要指導意義。