镁铝砖的简介

以方镁石为主要矿物组分的耐火材料制品。按照原料组成的不同，可分为：用制砖镁砂制成的镁砖，加入少量特级矾土或工业氧化铝的镁铝砖，加入一定量石墨粉的镁碳砖，用质量较差的高硅镁砂制成的镁硅砖。与其他耐火砖相比，镁质砖的耐火度较高，可达2000℃以上，有较高的荷重软化温度，较大的高温机械强度，还有很好的抵抗含有氧化铁和氧化钙的碱性熔渣的化学侵蚀的性能。但一般热稳定性较差。

制品中氧化镁含量为85%左右。氧化铝含量为5%～10%，以方镁石为主晶相、镁铝尖晶石为次晶相（作为主要结合相）的碱性耐火材料。显气孔率一般为15～18%。热膨胀系数为106×10-6/℃。抗热震性比相应的镁砖好。由于基质中分布有熔点较高的镁铝尖晶石，其高温强度较高，荷重软化开始温度在1580℃以上。抗渣性也较好。一般以优质烧结镁砂为粒状料，加入按一定比例配合的镁砂同生矾土或轻烧矾土熟料或工业氧化铝组成的细粉，经混炼、成型和烧成而制得。

瓷砖原材料主要由粘土、石英砂等等混合而成，中间添加了硅、铝、镁、钾、铁等成分的矿物原料组成的，过程是先把各种原料按照比例混合，加水，在球磨机中磨成泥浆，泥浆在干燥过程中喷粉，粉末在压机中被压成型，然后经过干燥，烧结等多道工序，最后制造为瓷砖。

在古代，都是手工制作。也就是说，每一块瓷砖都是手工成型、手工着色，因此每一块瓷砖都是一件独特的艺术品。如今全世界范围内，是运用自动化的生产技术，人的手只是用来操作设备。与过去一样，室内室外都使用瓷砖进行装饰。

扩展资料：

瓷砖的种类

1、抛光砖

抛光砖也就是常说的玻化砖，主要对通体砖表面进行抛光打磨而成的瓷砖，其防滑性和耐磨性略逊色于通体砖。抛光砖不适合应用于厨房卫生间等水分较大的空间。

2、釉面砖

釉面砖是通体砖的表面添加了釉料烧制而成的，拥有良好的耐污性，由于釉面封闭了胚体表面的气孔，使污渍很难进入。釉面砖的防滑性能也非常好，且表面可以烧制各种花纹图案，可选花色很多样，由于表面是釉料，耐磨性比玻化砖稍差，表面光泽度也逊于玻化砖。

3、瓷质砖

瓷质砖也就是通体砖。通体砖表面不上釉、不抛光、色泽一致，防滑性和耐磨性较好。若表面沾上油污时，可以直接用一般的清洁剂和金属丝擦洗，便于保养。缺点在于由于砖体的气孔暴露在外，污物长时间停留会沉浸入地砖内部，导致无法擦除。

4、抛晶砖

抛晶砖在釉面砖的基础上进行多次烧制，其色泽更加丰富，立体感很强。该产品在烧制、釉料使用量、操作人员配置等方面都比抛釉砖有更高的成本，因此价格也比较昂贵。

瓷砖生产所需的原材料大多是金属氧化物。多年来，三种金属氧化物是瓷砖生产最重要的三种氧化物：粘土、粉状石英 和长石。瓷砖行业把这三种主要的原料称作“传统瓷砖的主体”。

粘土

粘土是水合铝矽酸盐，它是长石岩风化作用的最终产物。最重要的粘土矿是高岭石，它是由三氧化二铝、两个二氧化硅分子和两个水分子组成的混合物。粘土使陶瓷颇具可塑性，这样就可以在加热前把它制成理想的形状。

粉状石英

粉状石英是二氧化硅的一种，它一般从石英岩、砂子或岩石中提取。人们把它研磨成非常细的粉末，作为一种填料添加到瓷砖中使粘土合最终产品具有理想的性能。

长石

长石是碱性铝矽酸盐的一个广义的属名，例如：含有碱金属钾（氧化钾-三氧化二铝-氧化硅）的长石被称为“钾长石”，而含有钠（氧化钠-三氧化二铝-氧化硅）的长石被称为“钠长石”，然而大多数的长石都是由这两种类型混合而成。在瓷砖生产中，长石主要起“助熔剂”的作用。在热处理过程中，助熔剂在较低的温度下就开始融化，因此它就像粘结元素一样为陶瓷主体增加了强度。

在陶瓷工业生产中，还使用大量其他的天然矿物和一些人工合成的化工原料，其中比较重要的原料及其分子式如下所示：

原材料表

天然矿物的化学组成 人工合成化工原料的化学组成

粘土　(三氧化二铝-两个二氧化硅-两个水分子) 矾土 (三氧化二铝)

长石 （氧化钾或氧化钠-三氧化二铝-六个二氧化硅分子） 密陀僧 (一氧化铅)

粉状石英 (二氧化硅) 氧化锌 (氧化锌)

白垩粉 (碳酸钙) 氧化锡 (氧化锡)

菱镁矿 (碳酸镁) 钛酸钡 (氧化钡-氧化钛)

滑石 (三个氧化镁-四个二氧化硅-水分子) 锆酸铅 (氧化铅- 氧化锆)

霞石正长岩 (氧化钾-三个氧化纳-四个三氧化二铝-九个二氧化硅+长石) 氧化铁 (三氧化二铁)

锆石 (二氧化锆-二氧化硅) 碳化硅 (碳化硅)

无水硼砂 (氧化纳-氧化硼-十个水分子) 碳化钡 (碳化钡)

叶蜡石 (三氧化二铝-四个二氧化硅-水分子) 氮化硼 ( 氮化硼)

锂辉石 (三氧化二锂-三氧化二铝-六个二氧化硅) 氧化钴 (氧化钴)

绿柱石 (氧化铍-三氧化二铝-六个二氧化硅）

一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料，使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀，具有较强的流动性。不同的耐火砖原料不同，如硅铝，粘土等：

根据耐火砖成分的不同，其可以分为五大类，即：硅铝系耐火砖、碱性系列耐火砖、含碳耐火砖、含锆耐火砖、隔热耐火砖。任何炉子并不是只用一种耐火砖而砌筑而成的，需要个不同耐火砖的相互搭配使用。下面对这五大类耐火砖的成分一一作详细介绍。

1、硅铝系耐火砖，据悉，其是以AL2O3—SiO2二元系统相图为基本理论，主要包括以下几种。

(一)硅砖，是指含SiO293%以上的耐火砖，是酸性耐火砖的主要品种。它主要用于砌筑焦炉，也用于各种玻璃、陶瓷、炭素煅烧炉、耐火砖的热工窑炉的拱顶和其他承重部位，在热风炉的高温承重部位也用，但是不宜在600℃以下且温度波动大的热工设备中使用。

(二)粘土砖，粘土砖主要由莫来石(25%～50%)、玻璃相(25%～60%)和方石英及石英（最高可达30%）所组成。通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300～1400 C烧成粘土砖制品。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧制品和不定形材料。它是高炉、热风炉、加热炉、动力锅炉、石灰窑、回转窑、陶瓷和耐火砖烧成窑中常用的耐火砖。

(三)高铝耐火砖，高铝耐火砖的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相，其含量取决于AL2O3/ SiO2比以及杂质的种类和数量，可按AL2O3含量进行耐火砖的等级划分。原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石，也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的，以及用氧化铝与粘土按不同比例煅烧的熟料。它多用烧结法生产。但产品还有熔铸砖、熔粒砖、不烧砖和不定形耐火砖。高铝耐火砖广泛用于钢铁工业、有色金属工业和其他工业。

(四)刚玉耐火砖，刚玉砖是指AL2O3含量不小于90%，以刚玉为主要物相的的一种耐火砖，可分为烧结型刚玉砖和电熔型刚玉砖。

2、碱性系列耐火砖。碱性耐火砖是指以碱性氧化物如Mg0和CaO为主要成分的耐火制品，主要品种有以下几种。

(一)镁质耐火砖，是指以镁石作原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%～85%以上的耐火砖。其产品分为冶金镁砂和镁质制品两大类。依化学组成及用途的不同，有马丁砂、普通冶金镁砂、普通镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其他品种等。镁质耐火砖是碱性耐火砖中最主要的制品，耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火砖。主要用于平炉、氧气转炉、电炉及有色金属熔炼等。

(二)白云石砖，是以白云石作为主要原料生产的一种碱性耐火砖。广泛用于碱性转炉，还可用作某些炉外精炼包的内衬。

(三)镁橄榄石耐火砖，是以镁橄榄石2MgO·SiO2作为主要组成的一种耐火砖。主要用于平炉蓄热室格子砖、铸锭用砖、加热炉炉底以及在炼铜炉中也有较好的使用效果。

3、含碳耐火砖。含碳耐火砖是指由碳或碳的化合物制成的，以含不同形态的碳为主要成分的耐火砖制品，主要分为以下几种。

(一)碳砖，是以碳质材料为主要原料，加入的适量结合剂制成的耐高温中性耐火砖制品。碳砖被广泛应用于砌筑高炉炉底、炉缸、炉腹和炉身下部。可提高高炉的连续作业时间，延长使用寿命。此外，碳砖还广泛用于电化学工业、化学工业、石油化学工业、电镀行业、铁合金工业炉(或设备的内衬) 、酸液、碱液槽衬和管路，以及熔炼有色金属(如铅、铝、锡等)的炉衬。

(二)石墨质耐火制品，是以天然石墨为原料，以粘土作结合剂制得的耐火材料。这类制品有石墨粘土坩埚、蒸馏罐、铸钢用塞头砖、水口砖及盛钢桶衬砖等。其中生产最多、应用最广的是炼钢和熔炼有色金属的石墨粘土坩埚。

(三)碳化硅耐火制品，是以碳化硅(SiC)为原料生产的高级耐火材料。其耐磨性和耐腐蚀性好，高温强度大，热导率高，线膨胀系数小，抗热震性好。在钢铁冶炼方面，它可用于盛钢桶内衬、水口、塞头、高炉炉底和炉腹、出铁槽、转炉和电炉出钢口、加热炉无水冷滑轨等方面。在有色金属（锌、铜、铝等）冶炼中，大量用于蒸馏器、精馏塔托盘、电解槽侧墙、熔融金属管道、吸送泵和熔炼金属坩埚等。在硅酸盐工业中，它大量用作各种窑炉的棚板和隔焰材料，如马弗炉内衬和匣钵等。在化学工业中，多用于油气发生器、有机废料煅烧炉、石油气化器和脱硫炉等方面。此外，在空间技术上可用作火箭喷管和高温燃气透平叶片等。

4、含锆耐火砖 。属于一种属酸性材料，是以天然锆英石砂(ZrSiO2)为原料制得的制品。锆质耐火砖不同于硅铝系耐火砖和含碳系列耐火砖，其抗渣性好，热膨胀率较小，热导率随温度的升高而降低，荷重软化温度高，耐磨强度大，抗热震性好，现已成为各个工业领域中的重要材料。随着冶金工业中连铸和真空脱气技术的发展，锆英石耐火砖的应用越来越广泛，主要有以下几种分类。

(一)锆英石砖，在炼钢过程中，采用出钢脱气法，而锆英石质耐火材料对熔渣，钢水的耐侵蚀性和抗热震性良好，且适于在减压下工作，它在冶金工业中广泛用于砌筑脱气用盛钢桶内衬，也用作不锈钢盛钢桶内衬，连铸盛钢桶内衬、铸口砖、塞头砖、袖砖以及高温感应电炉炉衬等。锆英石质耐火砖对酸性渣和玻璃具有高的抵抗性，因而还广泛用于熔炼最活泼玻璃的玻璃窑的严重损坏部位。锆英石质耐火材料还具有不为金属铝、铝的氧化物及其熔渣侵透的性质，因而在炼铝的炉底上也获得了良好的效果。

(二)AZS电熔砖，也称为电熔锆刚玉砖，随着玻璃工业的发展，AZS电熔砖已成为玻璃窑炉的关键部位必须的耐火材料。它抵抗玻璃液的侵蚀性较强。

(三)AZS再烧结电熔砖，主要用于砌筑玻璃池窑的底、墙和蓄热格子砖等热工设备。

(四)锆莫来石电熔砖，该种砖的特点是晶体结构致密，荷重软化温度高，抗热震性好，常温及高温下机械强度高，耐磨性好，热导率好，且有优良的抵抗熔渣侵蚀的能力。该种制品的用途较广，用于冶金加热炉、均热炉、电石炉的出料口，玻璃熔窑窑壁等，使用效果很好。

5、隔热耐火砖。是指气孔率高、体积密度低、热导率低的耐火材料。隔热耐火材料又称轻质耐火材料。它包括以下几种分类。

(一)高铝隔热轻质耐火砖。是以铝矾土为主要AL2O3含量不小于48%的隔热轻质耐火砖。其生产工艺采用泡沫法，也可采用烧尽加入物法。高铝质隔热轻质耐火砖可用于砌筑隔热层和无强烈高温熔融物料侵蚀及冲刷作用的部位。直接与火焰接触时，一般的高铝质隔热耐火砖的表面接触温度不得高于1350℃。莫来石质隔热耐火砖可直接接触火焰，具有耐高温，强度高，节能效果显著等特点。适用于热解炉、热风炉、陶瓷辊道窑、电瓷抽屉窑及各种电阻炉的内衬。

(二)粘土质隔热轻质耐火砖，是以耐火粘土为主要原料制成的AL2O3含量为30%～48%的隔热耐火砖。其生产工艺采用烧尽加人物法和泡沫法。以耐火粘土、漂珠、耐火粘土熟料作原料，掺加结合剂和锯木屑，经配料、混合、成型、干燥、烧成，制得体积密度为0 3～1 5g/cm3的产品。粘土质隔热砖的产量占隔热耐火砖总产量的一半以上。

中国标准(GB 3994—1983)将粘土质隔热砖按体积密度分为NG—15、NG—13a、NG—13b、NG—10、NG—09、NG—08、NG—07、NG—06、NG—05、NG—04 10种牌号。

(三)硅藻土隔热轻质耐火砖，是以硅藻土为主要原料制成的隔热耐火制品。它主要用在900℃以下的隔热层。

中国标准(GB 3996—1983)将硅藻土隔热制品按体积密度分为GG—07a、GG—0 7b、GG—06、GG—0 5a、GG—05b和GG—04六种牌号。

(四)漂珠砖，是以漂珠为主要原料制成的隔热耐火制品。漂珠是从热电厂粉煤灰中浮选出的硅酸铝质玻璃空心珠体。它体轻、壁薄、中空、表面光滑、耐高温、隔热性能好。利用漂珠这些优良特性，可制造出保温性能优异的轻质隔热耐火材料。生产漂珠砖可采用半干法成型。

镁铝砖（magnesia-alumina brick）是用镁砂和少量工业氧化铝或矾土为原料烧制而成的一种碱性耐火材料。热稳定性比镁砖好，耐火度在1580℃以上。能耐碱性熔渣的侵蚀。主要用于炼钢平炉和电炉的炉顶、高温隧道窑、大型水泥回转窑和有色金属冶炼炉等。

组成：

镁铝尖晶石砖的化学组成对性能具有重要影响。尖晶石较适宜的化学成分8%~20%、CaO05%~10%、Fe2O302%~8%、SiO2<04%、B2O3及碱等杂质含量小于03%，其余为MgO。当Al2O3含量小于8%时，尖晶石晶体含量少，晶间结合以方镁石与方镁石直接结合为主，呈现出镁砖的缺点，即抗剥落性差。而当Al2O3含量超过20%，砖的抗侵蚀性能下降。当CaO<05%、Fe2O3<02%时，尖晶石矿物晶体小于5mm或更小时，晶体间几乎为方镁石与方镁石之间的直接结合，即表现出镁砖的缺点。随着CaO及Fe2O3含量的增加，形成了由CaO-Al2O3-Fe2O3系统的低熔物组成的液相，使尖晶石晶体长大，由尖晶石晶体的作用所产生的抗剥落性得以发挥。但当CaO>1%、Fe2O3>08%时，CaO-Al2O3-Fe2O3系统的低熔点液相量进一步增加，尖晶石晶体尺寸达20mm以上，此时由于CaO-Al2O3-Fe2O3系统低熔物量增加使热态强度下降。SiO2含量大于04%，B2O3及碱等杂质含量大于03%时，生成较多的低熔物，也使砖的热态强度下降。Al2O3含量在8%~20%范围内，从显微结构上可以观察到尖晶石矿物均匀的分布在方镁石中，尖晶石矿物晶体的尺寸约为5~20mm，砖的综合性能较好。

发展历史：

用含MgO原料和AL2O3原料（煅烧氧化铝或铝矾土）合成的镁铝尖晶石研究工作早在二十世纪三十年代即已开始。1939年，以工业氧化铝和活性氧化铝为原料合成了镁铝尖晶石，并用于制砖。四十年代，人们研究发现，在镁砂中加入氧化铝粉能改善其热振稳定性，这实际上是镁铝尖晶石结合的镁砖。当时这种镁砖主要用于水泥窑，但后来除生产白水泥的窑炉之外，它被镁铬质耐火材料所取代。

主要原因：一是镁砂制造工艺的发展使镁砂的纯度得以提高，硅酸盐相含量低的镁砂也具有较好的抗剥落性，不需要添加氧化铝也能生产热震稳定性好的镁砖；二是国外质量高的铬铁矿资源较为丰富，生产的镁铬质耐火材料具有较好的热振稳定性和抗侵蚀能力。

我国因没有高质量的铬铁矿资源，从二十世纪五十年代开始就进行了含镁铝尖晶石镁砖（镁铝砖）的研究，在镁砖的基质中加入氧化铝或特级铝矾土，烧成时在基质中形成镁铝尖晶石。以镁铝砖代替硅砖提高了平炉炉顶的寿命和平炉作业率。

尽管与镁铬砖相比，镁铝尖晶石耐火材料具有突出的抗渣性和耐剥落性以及较好的抗蠕变能力，但直到二十世纪七十年代，欧洲和美国很少使用尖晶石为原料生产碱性制品。二十世纪七十年代末，日本首先认识到镁铬砖在水泥回转窑烧成带与水泥熟料中的碱发生反应生产可溶的K2CrO4和（K,Na）Cr（SO4）2等，对人的健康有害（铬公害）；其次日本还发现在现代水泥分界窑的过渡带和烧成带前端，普通镁铬砖的使用寿命不理想。于是，日本于1976年开始在水泥工业中使用尖晶石耐火材料。

七十年代末许多国家在水泥窑上推广尖晶石耐火材料的另一个重要原因是由于水泥窑的燃料由烧油改为烧煤，窑内气氛不稳定，窑衬中的铁会发生Fe2+←→Fe3-的价态变化，并办有体积效应，导致窑衬气孔率增大和结构变弱而易于损坏。低铁含量的镁铝尖晶石制品能避免这一现象的发生。

高纯烧结尖晶石的生产始于1980年前后。它使尖晶石耐火材料的价格比用电熔尖晶石时更低；由于原料较纯，使尖晶石耐火材料的性能也得到提高。不但用于水泥回转窑，在玻璃窑蓄热室、平炉顶及钢包内衬都取得了良好的使用效果。镁铝尖晶石的消耗量不断增加。

我国在八十年代后期也对合成尖晶石进行了大量的研究与试生产。特别是针对我国具有丰富的高质量菱镁矿和铝矾土资源的特点，开发了铝矾土基尖晶石，用于钢包衬砖和浇注料取得了一定的效果。目前我国也正在大力加强对多品种高新尖晶石原料及制品的研究与生产。