燒成鎂鈣磚生產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，對于不生產原料，以采購原料加工為主的耐火材料生產企業(yè)根本不適用。

圖1 鎂鈣磚生產工藝流程

鎂鈣磚的生產工藝：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，嚴重者不待生產完畢，在生產過程中就直接報廢，通過生產管控，嚴格設定生產量，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保存過程中的致命弱點，從生產工藝工程入手，精細化管理，合理安排好生產工序的時間節(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，延長產品保質期，用最少的投入取得最大的效果，對減低生產成本，提高企業(yè)效益具有重要指導意義。