01、前言概述
不燒鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料中適量引入鋯英石有利于提高系統(tǒng)的抗渣性及熱震穩(wěn)定性，鋯英石中二氧化硅與鎂質(zhì)材料中氧化鎂形成高熔點(diǎn)礦物相鎂橄欖石，同時(shí)鋯英石中二氧化鋯能吸收渣中的氧化鈣形成鋯酸鈣，堵塞材料中氣孔，抑制渣的進(jìn)一步滲透等。
02、熱膨脹系數(shù)和熱膨脹率的影響
從鋯英石對(duì)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料試樣線膨脹率隨試樣溫度變化趨勢(shì)可以看出，當(dāng)試樣溫度小于1100℃時(shí)，鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料試樣線膨脹率隨著試樣溫度升高而逐漸穩(wěn)定增大，鋯英石的加入對(duì)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料線膨脹率影響不大。
當(dāng)試驗(yàn)溫度大于1300℃時(shí)，鋯英石試樣的線膨脹率的增大趨勢(shì)減緩，線膨脹系數(shù)呈減小趨勢(shì)。鋯英石加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于4%時(shí)，鎂質(zhì)復(fù)相材料在1100～1300℃之間的線膨脹率和線膨脹系數(shù)隨鋯英石加入量增大而減小。
鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料結(jié)構(gòu)中高純鎂砂細(xì)粉、氧化鋁微粉和氧化鉻微粉在約1100℃時(shí)開始固相反應(yīng)形成鎂鋁尖晶石、鎂鉻尖晶石以及鎂鋁鉻尖晶石固溶體是導(dǎo)致鎂質(zhì)復(fù)相材料試樣熱膨脹系數(shù)增大的主要原因。
試樣的熱膨脹率和熱膨脹系數(shù)在1100～1300℃之間時(shí)，出現(xiàn)了更強(qiáng)的增大趨勢(shì)，其中在1170℃時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，熱膨脹率和熱膨脹系數(shù)增大趨勢(shì)減弱。在1100℃出現(xiàn)熱膨脹率和熱膨脹系數(shù)顯著增大的原因有兩個(gè)方面：
(1)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料質(zhì)質(zhì)中原位尖晶石的形成伴隨有8%～10%的體積膨脹導(dǎo)致了鎂質(zhì)復(fù)相材料試樣線膨脹系數(shù)的增大，當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到1300℃時(shí)，試樣體積效應(yīng)最強(qiáng)，而溫度的繼續(xù)升高和原位反應(yīng)的逐漸結(jié)束使得不燒磚試樣的線膨脹系數(shù)逐漸減小。
(2)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料質(zhì)質(zhì)中原料——高純鎂砂中的氧化鎂與鋯英石在約1100℃時(shí)發(fā)生了反應(yīng)(MgO+ZrSiO4→Mg2iO4+氧化鋯)，導(dǎo)致不燒磚試樣的體積膨脹，原因是反應(yīng)形成了高溫相鎂橄欖石相和單斜晶型的二氧化鋯。
03、燒后線變化率的影響
鋯英石對(duì)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料在1100℃和1500℃燒后試樣的燒后線變化率的影響分析，隨著鋯英石加入量增加，燒后試樣的燒后線變化率逐漸增大，經(jīng)1500℃燒后試樣的膨脹性明顯高于經(jīng)1100℃燒后試樣的膨脹性。
經(jīng)1100℃燒后試樣中鋯英石與氧化鎂固相反應(yīng)產(chǎn)生的體積膨脹加劇，加之部分原位尖晶石的形成，因此隨著鋯英石加入量的增加，經(jīng)1100℃燒后試樣的燒后線變化率逐漸增大。
經(jīng)1500℃燒后試樣中鋯英石與氧化鎂固相反應(yīng)和二氧化鋯晶型轉(zhuǎn)變都已經(jīng)結(jié)束，隨著配方中鋯英石加入量增加，形成的四方晶型二氧化鋯有利于提高尖晶石的原位反應(yīng)，因此經(jīng)1500℃燒后試樣的燒后線變化率呈逐漸增大趨勢(shì)。
04、燒后體積密度和顯氣孔率的影響
經(jīng)過110℃干燥后試樣的體積密度和顯氣孔率隨著鋯英石加入量的增加變化趨勢(shì)不明顯，試樣體積密度在3.15～3.18g/cm3范圍之內(nèi)，顯氣孔率在12%～14%范圍之內(nèi)。
而隨著鋯英石加入量的增加，經(jīng)1100℃燒后試樣的體積密度呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)，顯氣孔率呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)。當(dāng)鋯英石加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于6%時(shí)，經(jīng)1500℃燒后試樣體積密度隨著鋯英石加入量增加而逐漸減小，顯氣孔率逐漸增大。
經(jīng)1500℃燒后試樣隨著鋯英石加入量增加，鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料試樣質(zhì)體燒結(jié)性增強(qiáng)，雖然燒后試樣出現(xiàn)體積膨脹，但質(zhì)體燒結(jié)性能增強(qiáng)使得鎂質(zhì)復(fù)相材料燒后試樣的體積密度隨著鋯英石的加入而增大。
05、燒后常溫抗折強(qiáng)度的影響
從鋯英石加入量鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料經(jīng)110℃干燥后試樣常溫抗折強(qiáng)度的影響趨勢(shì)可以看出，干燥后試樣的常溫抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)不明顯。
經(jīng)110℃干燥后試樣的常溫強(qiáng)度主要源于試驗(yàn)選用的磷酸鹽結(jié)合劑在鎂質(zhì)復(fù)相材料內(nèi)部所形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，干燥后不燒磚試樣中多余的物理水蒸發(fā)出去，鎂質(zhì)復(fù)相材料中加入鋯英石沒有改變干燥后試樣質(zhì)體中磷酸鹽所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
經(jīng)1100℃和1500℃燒后試樣常溫抗折強(qiáng)度明顯比經(jīng)110℃干燥后試樣的常溫抗折強(qiáng)度小，1100℃燒后試樣中幾乎不存在磷酸鹽結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，燒后試樣的常溫強(qiáng)度隨著鋯英石與高純鎂砂中氧化鎂固相反應(yīng)所造成的體積膨脹而逐漸降低。
經(jīng)1500℃燒后試樣的常溫抗折強(qiáng)度隨著鋯英石加入量增加而呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，鋯英石反應(yīng)形成的二氧化鋯對(duì)鎂質(zhì)復(fù)相材料起到促進(jìn)燒結(jié)的作用，試樣質(zhì)質(zhì)中形成的原位尖晶石以及反應(yīng)形成的鎂橄欖石有利于燒后鎂質(zhì)復(fù)相材料的直接結(jié)合。
06、熱震穩(wěn)定性的影響
熱震后試樣常溫耐壓強(qiáng)度保持率評(píng)價(jià)鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料試樣熱震穩(wěn)定性可以看出，當(dāng)鋯英石加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為4%時(shí)，即試樣的熱震穩(wěn)定性最佳，鎂質(zhì)復(fù)相材料熱震后試樣常溫耐壓強(qiáng)度保持率也是最高，達(dá)到91.6%。
同時(shí)從熱震前后試樣常溫耐壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)也可以看出，鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料中加入4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鋯英石，燒后試樣的常溫耐壓強(qiáng)度在熱震前后均處于最高值。
隨著燒后鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料中原位尖晶石數(shù)量的增加不同種類和數(shù)量尖晶石(鎂鋁尖晶石、鎂鉻尖晶石、鎂鋁鉻尖晶石固溶體)所形成的復(fù)相結(jié)構(gòu)使得燒后鎂質(zhì)復(fù)相材料試樣質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成了由于不同尖晶石熱膨脹系數(shù)不同而形成的大量微小裂紋，從而緩解由于試樣在承受溫度變化過程中試樣結(jié)構(gòu)中所形成的熱應(yīng)力。
隨著鋯英石加入量的增加，鋯英石與氧化鎂形成高熔點(diǎn)礦物相鎂橄欖石數(shù)量增大，不燒磚結(jié)構(gòu)中形成了原位尖晶石、鎂橄欖石和四方晶型二氧化鋯的多相結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中多種高溫相所形成的復(fù)相結(jié)構(gòu)有利于提高鎂質(zhì)復(fù)相耐火材料試樣的熱震穩(wěn)定性。
