基本介紹
簡介,相關發展,抗艾薩爐爐渣蝕損研究,添加劑對鋁鉻磚性能的影響,原料對鋁鉻磚性能的影響,
簡介
鋁鉻磚主要成分是剛玉和三氧化鉻，其雜質含量少，高溫化學性能穩定，具有熔點高、硬度大、強度高等特性。在三氧化二鋁中引入三氧化二鉻，三氧化二鉻和三氧化二鋁可分別與多種氧化物形成高熔點化合物或者熔化溫度較高的共熔物。例如三氧化二鉻和二氧化矽形成的低共熔物的熔化溫度也高達1720℃，三氧化二鉻和 氧化鐵能生成熔點高達2100℃的鐵鉻尖晶石，三氧化二鉻和三氧化二鋁可以形成鋁鉻固溶體；三氧化二鉻和一氧化二銅可以形成熔點在1600℃以上的化合物。另外，還可以大大提高熔渣的粘度。因此，在耐火材料中加入三氧化二鉻可以提高耐材的抗渣性能並一定程度地減輕材料的結構剝落。
相關發展
鋁鉻磚隨著近十年的發展，鋁鉻磚取得了很大進展，有原來的單一進口，發展到國內生產，有模仿發展到創新，有單純的炭黑，氧化鋅窯爐，發展到搪瓷，陶瓷，玻璃及特殊化工和冶金窯爐使用。說明了鋁鉻磚的套用領域是廣泛的，是具有很大科研潛力的。
解決了現有技術採用鉻渣大塊，用人工削鑿的方法製作，鉻渣可利用部分只有50%左右；自然氣孔多，在使用中，熔液或熔渣侵蝕嚴重；使用壽命短的問題。採用原料破碎、分級和粉磨，配料、成型、乾燥和燒成工藝，出窯後即為成品磚。優點在於，擴大了鉻冶煉渣的使用範圍，製作的鋁鉻磚結構緻密，體積密度高，氣孔率低；能生產各種外形的耐火製品，便於施工使用，使用壽命高。
抗艾薩爐爐渣蝕損研究
艾薩爐熔煉技術具有獨特的優越性，在全球有色冶煉中得到廣泛套用。2000年，我國第一座艾薩爐在雲南銅業股份有限公司建成投產。艾薩爐用耐火材料的使用環境比較特殊：爐內氣氛中有大量二氧化硫氣體；熔體中有
：系氧化物熔渣及熔點低、流動性好的金屬熔體、硫化物熔體(冰銅)；由於礦石和鋶中所含的銅不高，熔煉和吹煉時渣量都很大。
鄒明等通過迴轉抗渣法模擬研究了試驗溫度、保溫時間和熔渣加入量等因素對鋁鉻磚和鎂鉻磚抗艾薩爐爐渣侵蝕能力的影響。用SEM、XRD等方法，對抗渣試樣的顯微結構和礦物組成進行了分析研究。結果表明：隨著侵蝕溫度的升高、保溫時間的延長及爐渣加入量的增加，鋁鉻磚和鎂鉻磚的侵蝕面積增大；熔渣滲入鋁鉻磚後，形成鐵鋁尖晶石和鐵鉻尖晶石保護層，阻止了熔渣的侵蝕；三種耐火材料抗艾薩爐爐渣侵蝕能力由強到弱為：鋁鉻磚>電熔再結合鎂鉻磚>直接結合鎂鉻磚。
添加劑對鋁鉻磚性能的影響
隨著強化冶煉操作的套用，有色金屬爐窯對使用的耐火材料提出了更高的要求。冶煉過程中，表面組分會因高溫金屬液蝕侵而進入熔融金屬中，影響產品質量，特別是生產高純度的金屬或合金時，尤為突出。顯然，提高耐火材料性能，有助於提高產品的純度及降低成本。
通過研究對鋁鉻磚中加入不同種類和添加量的添加劑對鋁鉻磚性能的影響，得出了在鋁鉻磚中加入5%的滑石和3%的脫矽鋯，所得到的鋁鉻磚比無添加劑的鋁鉻磚性能有所提高。其中添加劑為滑石的鋁鉻磚荷重軟化溫度有所降低。添加劑為脫矽鋯的鋁鉻磚荷重軟化溫度未受很大影響。
相關結論如下：
（1）添加劑不同的條件下，添加劑為滑石的鋁鉻磚具有較高體積密度，低的氣孔率和較高的強度，而且其熱震穩定性較無添加劑的鋁鉻磚有所提高，添加荊為脫矽鋯的鋁鉻磚也有較高的強度，熱震穩定性比無添加劑的鋁鉻磚有很大提高。
（2）添加劑為滑石的鋁鉻磚，其荷重軟化溫度隨滑石的加入量增加而降低；添加荊為脫矽鋯的鋁鉻磚，加入量為3%時其荷重軟化溫度大於1700℃，具有良好的高溫性能，具有較大的套用價值。
原料對鋁鉻磚性能的影響
在四種剛玉原料製備的鋁鉻磚中，棕剛玉製得的鋁鉻磚顯氣孔率最低，為14.6%，材料的緻密性最好；強度與用亞白剛玉製得的樣品相近，均為200MPa左右。由於棕剛玉原料的體積密度最高，同時材料內較高含量的雜質可以在燒成時提供更多的液相，有助於促進液相燒結，提高材料的緻密度。
棕剛玉為主要原料製得的鋁鉻磚熱震後的殘餘強度最高，為34.6MPa，其殘餘強度保持率為14.8%，與亞白剛玉製得的鋁鉻磚(殘餘強度保持率為14.5%)基本相當略低於板狀剛玉製得的鋁鉻磚(殘餘強度保持率為16.7%)。因此，以板狀剛玉製得的鋁鉻磚抗熱震性最優，棕剛玉和亞白剛玉製得的鋁鉻磚抗熱震性略好，白剛玉最差。從熱震後的殘餘強度來看，棕剛玉製得的鋁鉻磚最好，亞白剛玉和白剛玉次之，板狀剛玉最差。
以亞白剛玉和棕剛玉製得的鋁鉻磚抗銅渣侵蝕性比板狀剛玉和白剛玉好，由於這兩種試驗磚的顯氣孔率低且結構緻密度好，故抗銅渣侵蝕性能好。
通過試驗結果發現，亞白剛玉和棕剛玉都適合用來製成鋁鉻磚，但從原料價格來考慮，棕剛玉價格相對較低，因此，在滿足鋁鉻磚良好的性能基礎上，選用價格更低的棕剛玉作為主要原料。
