生產鎂碳磚流程

 試驗所采用的試樣，其組成為:MgO87%、鱗狀石墨13%、外加2%平均粒徑為120μm、30μm和3μm的金屬鋁(見表1)。使用酚醛樹脂作為結合劑，混合后用真空油壓機成型為100mm×230mm×115mm的形狀，然后在250℃干燥5h。干燥后切割出規定的形狀，在電爐中分別于600℃、800℃、1000℃、1200℃和1400℃下還原燒成10h，測定了常溫抗折強度、高溫彈性模量、體積密度和顯氣孔率，用粉末X射線衍射、光學顯微鏡和SEM對組織結構進行了觀察。另外，對干燥后和于1400℃燒成后的試樣，以EDS獲得的金屬鋁元素圖像為基礎，將金屬鋁的分布狀態進行了雙值化處理，采用盒式計數法通過分形分析對組織結構進行了評價。

 雖然具有上述眾多優點，但是在高溫及氧化氣氛中磚中的碳容易氧化，導致磚體結構變質、疏松，最后侵蝕、剝落而失效。因此需要添加各種防氧化劑來抑制碳的氧化，改善鎂碳磚的質量，如添加碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉及其混合物等。

從試驗結果可以看出：隨著碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉、金屬鋁粉和金屬硅粉的復合加入，試樣的高溫抗折強度總體上呈現出上升的趨勢，形成這種結果的原因為：

(1)添加防氧化劑碳化硼的試樣，其中的碳化硼優先C被氧化，而使材料內部氧氣分壓PO2大大降低，這就保護了C不被大量的氧化;同時，碳化硼氧化后，生成液相B2O3，在試樣表面形成一層液膜，阻塞材料氣孔，降低O2在試樣表面的擴散速率，從而降低C的氧化程度;另外，液體B2O3對MgO具有較好的潤濕性，兩者很容易反應生成硼酸三鎂(3MgO·B2O3)，而硼酸三鎂可以形成致密的保護層，能進一步封閉鎂碳磚表面的氣孔，阻礙O2的侵入，從而保護C的氧化碳化硼通過上述途徑防止鎂碳磚中C的氧化，降低高溫下的C氧化留下的氣孔，加強高溫下的固-固結合，從而提高鎂碳磚的高溫抗折強度。

(2)防氧化劑金屬鋁粉在鎂碳磚被加熱時，與C和CO發生反應生成碳化物，并且使C重新凝聚，最終生成Al4C3、Al2O3、MA等高熔點物質并隨之產生體積膨脹，使磚體致密化，形成陶瓷結合，從而提高試樣的高溫強度。

(3)金屬硅粉在600℃或1000℃時，優先C與氧發生反應生成SiO(g)和SiO2(s)，生成的SiO2堵塞材料的部分氣孔，有效改善鎂碳磚的抗氧化性能。隨著溫度升高，SiO2(S)與MgO發生反應生成高熔點的M2S，并伴有一定的體積膨脹，致使材料致密化，從而提高鎂碳磚的高溫強度。

(4)加入金屬鋁粉和金屬硅粉的混合物對鎂碳磚抗折強度的影響則是上述兩種因素共同作用的結果。

取用后鎂碳磚殘磚(粘渣)分析渣層的物相組成，其XRD(X-RayDiffraction，X射線衍射儀)圖如圖1所示。用后鎂碳磚物相分析顯示：鎂碳質耐火材料與渣反應后的主要物相為鎂橄欖石(Mg2SiO4)、鎂鈦尖晶石(MgTi2O5)和鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)。鎂橄欖石、鎂鈦尖晶石和鎂鋁尖晶石的耐火性能遠低于氧化鎂或鎂碳質耐火材料，在高溫或超高溫下形成熔體，對耐火材料侵蝕嚴重。