中文名：镁铬砖

英文名：magnesite chrome brick

定义：镁铬砖以氧化镁(MgO)和三氧化二铬 (Cr2O3)为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。镁砂原料的纯度要尽可能高，铬铁矿化学成分的要求为：Cr2O3：30～45%，CaO：≤1.0～1.5%。

镁铬砖是含MgO：55%〜80%、Cr2O3：8%〜20%的碱性耐火制品(相图如图4-18所示)，以方镁石和复合尖晶石XO·Y2O3为主晶相，其中XO主要是MgO、FeO;Y2O3主要是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3。其中XO和Y2O3的摩尔数相等，多余的Y2O3固溶于复合尖晶石中。还有少量的硅酸盐相(镁橄榄石和钙镁橄揽石)。

分类：

根据制品所用原料和工艺特点，可分为硅酸盐结合镁铬砖、直接结合镁铬砖、再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖、预反应镁铬砖、不烧镁铬砖和熔铸镁铬砖。

特点：镁铬砖耐高温、耐腐蚀。

理化指标：

镁铬砖的性质、性能指标。典型镁铬砖的组成与性能见表1所列。

镁铬砖的尺寸允许偏差及外观应符合表2的规定。

表1 典型镁铬砖的组成与性能

表2 镁铬砖的尺寸允许偏差及外观 单位：mm

用途：

镁铬砖主要用于冶金工业，如构筑平炉炉顶、电炉炉顶、炉外精炼炉以及各种有色金属冶炼炉。超高功率电炉炉壁的高温部位采用熔铸镁铬砖，炉外精炼炉高侵蚀区采用合成料制成的镁铬砖，有色金属闪速熔炼炉高侵蚀区采用熔铸镁铬砖、合成料制成的镁铬砖。此外，镁铬砖还用在水泥回转窑烧成带和玻璃窑的蓄热室等部位。

铜冶炼热工窑炉用镁铬砖的种类都有哪些?怎么配置?

镁铬砖是铜冶炼热工窑炉应用最多的耐火砖，在顶吹转炉、卧式转炉、阳极炉、闪速炉、电炉、基夫赛特炉、澳斯麦特炉、反射炉、富氧底吹炉等等常见的铜冶炼热工窑炉中，镁铬砖都是主要配置。

镁铬砖在闪速炉反应塔中的应用

镁铬砖根据其生产方式的不同，大致可分为六种不同类型。1)硅酸盐结合镁铬砖;2)直接结合镁铬砖;3)电熔再结合镁铬砖;4)半再结合镁铬砖;5)熔铸镁铬砖;6)化学结合不烧镁铬砖;其中，铜冶炼热工窑炉中，应用最为广泛的属：直接结合镁铬砖、半再结合镁铬砖和电熔再结合镁铬砖三种。

一、直接结合镁铬砖

直接结合镁铬砖具有较高的高温强度、抗渣性、抗侵蚀、耐冲刷、耐腐蚀及优良的热震稳定性和在1800℃下的体积稳定性。直接结合镁铬砖的主要应用部位有：顶吹转炉的炉底、炉墙的非工作层;卧式转炉筒体四周;阳极炉的筒体四周;基夫赛特炉炉壁;澳斯麦特炉炉壁;反射炉炉顶、炉壁;富氧底吹炉渣线上部。

二、电熔再结合镁铬砖

电熔再结合镁铬砖是以电熔法将原料熔融制成电熔镁铬料，粉碎成一定颗粒粒度，经混料、成型、烧结而成。再结合镁铬砖为气孔分布均匀地细粒基质，并具有微小裂纹，对温度急变的敏感性优于熔铸转。电熔再结合镁铬砖高温性能介于熔铸砖和直接结合砖之间。

电熔再结合镁铬砖的主要应用部位有：顶吹转炉炉膛工作层，与铜液直接接触;卧式转炉炉口;阳极炉的炉口;闪速炉反应塔;电炉炉口;基夫赛特炉炉底工作层;澳斯麦特炉炉壁、炉底;富氧底吹炉渣线下部、风眼区。

三、半再结合镁铬砖

半再结合镁铬砖是指以部分电熔镁铬砂为原料烧成的耐火制品。半再结合镁铬砖的主要矿物组成为方镁石、尖晶石和少量硅酸盐。其抗热震生优于直接结合镁铬砖。半再结合镁铬砖的主要应用部位有：闪速炉沉淀池池壁;电炉炉膛;澳斯麦特炉;反射炉炉底工作层、出铜口;

在实际的应用中，应根据窑炉结构、工况环境来进行合理的镁铬砖配置。除了上述的镁铬砖外，在铜冶金热工窑炉中还会用到镁铬质捣打料、镁砂填料、镁铬质浇注料等镁铬质不定形耐火材料。

直接结合的镁铬砖中存在的一些问题

在20世纪60年代时期，采用直接结合的方法制备的镁铬砖具有良好的各项性能，成功的替代了采用硅酸盐结合制备的镁铬砖，在水泥窑的烧成带上大面积的应用。

但是，直接结合的镁铬砖中也有一些问题存在：

(1)镁铬砖在水泥窑的烧成带上会和水泥熟料反应，产生低熔物质，比如：在1335℃时，会生成C12A7，在1395℃时，会生成C4AF，在1500℃时，会生成CMS，在1575℃时，会生成C3MS2，而且这些低熔点矿物相会渗透到耐火砖的深处，致使在耐火砖的表层不容易形成较厚的窑皮层。从而导致耐火砖的耐化学腐蚀能力变差，应用时间变短。

(2)水泥回转窑窑内处于氧化气氛当中时，三价Cr3+氧化生成六价Cr6+。随后，镁铬砖会被硫酸盐严重腐蚀，从而将Cr6+的化合物转变为水溶性的物质，这些含有六价铬离子的物质会跟随着用后耐火砖和废气排放等途径排放到外面。众所周知，六价Cr6+的化合物含有剧毒，会严重污染环境，对生物造成严重的危害，甚至致癌。

(3)水泥回转窑窑内处于还原气氛当中时，CO可以与镁铬砖中的镁铬铁矿发生还原反应，生成镁方铁矿。而且假设水泥回转窑窑体内部的还原气氛转化为氧化气氛，会导致耐火砖砖体的内部结构完全解体，减少耐火砖的使用时间。

(4)应用镁铬砖的水泥窑的窑皮成分大多为硫酸二钙，窑体冷却的时候，β-C2S变为γ-C2S，导致窑皮成粉末状，最终剥落，缩短了镁铬质砖的应用时间。

随着环保政策的加强，人们的环保意识也在不断地提升。其在全世界范围内被要求停止使用，针对此现状，提出了无铬化这一新的想法。尽管水泥窑用耐火材料的无铬化已经提出很多年，但是现在可以取代镁铬砖的无铬耐火砖依然没有研发出来。一些耐火材料行业的研究人员，为了达到材料的循环再应用、降低有害气体的排放量、延长使用时间等目的，始终改变着镁铬砖的各项性能：

(1)要求使用的镁铬砖中铬的含量低;

(2)使用后的镁铬砖循环再应用，二次尖晶石的结晶会在表面上形成，从而增强了浇注料的强度[3吣减少了镁铬砖废砖的排放量，减轻了环境污染的程度;

(3)采用FeS04、MnS04等比较强的还原性物质，与用后的镁铬砖发生还原反应，将有剧毒的Cr^转化成没有毒性的耐火材料，似是这种还原方法不但成本较高、合成的工艺也很复杂，不能实现投入到大面积的工业化生产中;

(4)通过往镁铬砖里面加入添加剂，例如：纳米Fe2O3、Al2O3、ZrO2等，能够增强镁铬砖砖体的各项高温性能、提高材料的结合能、促进烧结、降低了镁铬砖砖体的显气孔率。

不同镁铬砖抗热震与抗侵蚀性能对比

根据原料以及生产工艺的不同，常用于铜冶炼工业中的镁铬砖可分为：1)普通硅酸盐结合镁铬砖;2)直接结合镁铬砖;3)再结合镁铬砖;4)半再结合镁铬砖;5)共烧镁铬砖;6)熔铸镁铬砖。

这6种镁铬砖其抗热震性及抗侵蚀性能不同，一般来说，耐火材料不能同时兼顾抗热震性以及抗侵蚀性。

图1不同工艺镁铬砖的抗热冲击性能对比

图1为H.Barthel研究的不同镁铬质耐火材料抗热震性结果，从抗热冲能力来看，硅酸盐镁铬质耐火材料最优，直接结合镁铬砖稍次，电熔再结合镁铬的抗热冲击性能稍差;而全合成镁铬砖在抗冲击性能方面的表现中规中矩，略次与直接结合镁铬砖，优于电熔在结合镁铬砖。

表1不同镁铬砖抗转炉渣侵蚀结果

表1为G.P.Carswell等利用回转抗渣试验法研究了铜—镍转炉渣对各种不同镁铬耐火材料的侵蚀的结果，由其中可知根据直接结合程度的不同，镁铬砖的抗渣性随着直接结合程度的降低而降低。

综合上述结果可知，优良的抗渣性以及一定的热震性能，使得熔铸镁铬砖具广阔的应用前景;在目前的火法炼铜工艺中，镁铬砖以其优良的抗渣性广泛运用在整个工艺中;在转炉吹炼中的关键部位一般采用电熔再结合镁铬或高铬含量的直接结合镁铬砖，在转炉吹炼这些存在较强热震的位置一般采用抗热震性能较好的直接镁铬砖。