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ZrO2復(fù)合鎂鈣材料
由于CaO易水化，使鎂鈣系耐火材料的生產(chǎn)、使用受到了限制，因此迫切需要開發(fā)具有優(yōu)良性能和抗水化性的鎂鈣系復(fù)合耐火材料。近年來研究表明，添加ZrO2可以改善鎂鈣材料的抗水化性能，同時也促進了荷重軟化溫度和熱震穩(wěn)定性的提高，這對鎂鈣材料的廣泛應(yīng)用冇著非常重要的意義，ZrO2復(fù)合鎂鈣材料日益受到重視。
ZrO2復(fù)合堿性耐火材料在近來得到了迅速發(fā)展，已成為20世紀90年代以來耐火材料研究的中心課題之一。ZrO2復(fù)合MgO-CaO系耐火材料包括;ZrO2復(fù)合MgO質(zhì)耐火材料，ZrO2復(fù)合CaO質(zhì)耐火材料和ZrO2復(fù)合任意MgO/CaO比例的鎂鈣系耐火材料。
20世紀80年代，日本的耐火材料研究者發(fā)現(xiàn)，ZrO2作為添加劑能促進方鎂石晶體的長大。例如，在海水鎂砂中添加極少量的ZrO2能將原來約50μm的方鎂石晶體成功地提高到100μm以上。這種添加了ZrO2的鎂砂最顯著的特征是方鎂石呈鑲嵌結(jié)合，其中的ZrO2主要同方鎂石晶界區(qū)中的CaO反應(yīng)生成CaZrO3，從而促進了方鎂石晶體的長大。使用這種鎂砂生產(chǎn)的鎂碳磚能夠適應(yīng)吹氧轉(zhuǎn)爐襯中使用條件最嚴苛的部位。
CaO-ZrO2復(fù)合耐火材料是為連鑄開發(fā)的，用于連鑄耐火材料的“三大件”(浸入式水口、長水口和整體塞棒)，屬于“功能材料”。20世紀90年代初期，曰本為解決連鑄浸入式水口的堵塞問題，開發(fā)了以CaZrO3為主要成分的ZrO2-CaZrO3砂，并與石墨復(fù)合生產(chǎn)了ZrO2-CaO-C質(zhì)浸入式水口，在實際使用過程中取得了良好的效果，為防止Al2O3堵塞開辟了新途徑，并為生產(chǎn)高潔凈鋼創(chuàng)造了較好的條件。
近年來，用鎂鋁磚代替鎂鉻磚，在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶上應(yīng)用，以解決六價鉻對環(huán)境的污染。由于鎂鋁磚在實際使用中存在掛水泥窯皮性較差的缺點，而影響了使用壽命，因此開發(fā)了添加ZrO2的鎂鈣系耐火材料。試用結(jié)果表明，它們與超高溫?zé)傻逆V鉻磚相比，其掛窯皮性相同，并且對水泥成分熔蝕的抵抗性還要強些。此外，該材料中存在CaZrO3相，因而其組織穩(wěn)定性好，使其壽命大于或等于其他堿性磚，成為水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶的重要材料。
眾多的研究成果和生產(chǎn)使用實踐都表明，加入ZrO2的鎂白云石制品不只是抗熱震性和抗渣滲透性提高，抗水化性能也明顯改善，因而其適用性和耐用性都比較好。但其使用中也存在著一些問題，例如，采用ZrO2復(fù)合MgO-CaO系原料制作的出鋼口磚或者連鑄用水口磚具有很好的高溫強度和抗熱震性能，但存在易于被熔渣侵蝕而發(fā)生反應(yīng)的缺點。為此，可以采取用碳進一步復(fù)合的辦法來改善其抗蝕性能。另外，其使用中的剝落嚴重影響了磚的壽命，這是今后研究中要注重改進的主要性能之一。除此之外，也有相關(guān)相圖表明：鎂鈣鋯材料抗含量不太高的堿性精煉渣或硅酸鈣水泥熟料的侵蝕是好的，但抗Al2O3含量高的精煉渣特別提酸性渣或鋁酸鈣水泥熟料(包括高鋁水泥)的侵蝕則是不太好的。
鎂鈣鋯耐火材料屬于高級氧化物復(fù)合耐火材料系列，是一種很有潛力的優(yōu)質(zhì)耐火材料，但其應(yīng)用目前尚處于開發(fā)階段，仍存在一些問題需要解決。相信隨著對鎂鈣鋯耐火材料研究的不斷深入，性能的不斷優(yōu)化，其應(yīng)用范圍將會愈加廣泛，具存很好的發(fā)展前景。
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