论文摘要
随着人们环保意识的逐渐增强,MgO-Cr2O3质耐火材料的使用日益受到限制,在耐火材料行业推行无铬化已成为必然的发展趋势。为此,本文针对MgO-ZrO2质耐火材料的制备和性能开展了较系统的研究。通过热力学分析和相平衡图,对MgO-ZrO2质耐火材料体系中各组分间的反应过程进行了分析,明确了不同条件下体系中的物相组成；以轻烧氧化镁和锆英石为原料合成了镁锆熟料,研究了电熔MgO-ZrO2熟料的显微结构及形成过程；考察了单斜Zr02和脱硅ZrO2之比、电熔镁锆熟料添加量和骨料与基质之比对MgO-ZrO2质耐火材料性能的影响,研究了Y203添加量和CaO添加方式对MgO-ZrO2质耐火材料性能的影响,明确了MgO-ZrO2质耐火材料的制备工艺和性能；通过回转炉抗渣法,考察了MgO-ZrO2质耐火材料抗渣侵蚀能力,并探讨了其抗渣侵蚀机理。获得的主要研究结果如下。（1）在MgO-ZrO2质耐火材料体系中,当材料中CaO/SiO2<2时,MgO-ZrO2质耐火材料中无CaZrO3的生成,主要物相为MgO、ZrO2及其固溶体,结合相为镁橄榄石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石和硅酸二钙等。当CaO/SiO2>2时,CaZrO3才可于耐火材料中生成。（2）以轻烧氧化镁和锆英石为原料所制备的电熔MgO-ZrO2熟料中,SiO2在结合相的低钙区域主要以2MgOSiO2的形式存在,而在高钙区域,则以MgO-SiO2-CaO玻璃相存在。电熔过程中固溶于ZrO2中的部分MgO在降温过程中析出,并在其晶粒周围形成富镁的镁橄榄石。与MgO-Cr2O3质耐火材料相比,以电熔镁锆熟料为基质制备的MgO-ZrO2质耐火材料高温抗折强度较低,抗渣侵蚀性能较差。（3）当单斜ZrO2和脱硅ZrO2的比例为8：2,电熔镁锆熟料的添加量为24%时,所制备的MgO-ZrO2砖具有较高的高温抗折强度和较好的抗渣侵蚀性能。固定单斜Zr02和脱硅ZrO2之比,改变电熔镁锆熟料的添加量时,随其添加量的增加,镁锆砖中的裂纹逐渐增多。当其添加量为12%时,MgO-ZrO2砖具有较好的抗渣侵蚀性能和抗渣渗透性能。（4）改变骨料和基质的配比,提高骨料含量,MgO-ZrO2砖的常温耐压强度和高温抗折强度均升高,但砖中裂纹较多,对其抗渣侵蚀性能产生不利影响,适宜的骨料与基质的配比为1.63。（5）当Y2O3的添加量为1%时,可有效降低MgO-ZrO2砖的显气孔率和透气度,提高其体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗渣侵蚀性能,但随着Y203添加量的进一步升高,MgO-ZrO2砖中将产生裂纹,降低其使用性能。（6）以高钙镁钙粉的方式直接引入游离CaO作为添加剂时,虽可提高MgO-ZrO2砖的体积密度和常温耐压强度,但其高温抗折强度急剧下降。而通过采用二钙电熔镁砂替换普通电熔镁砂为原料,以间接的方式引入CaO作为添加剂时,不仅可提高其体积密度和常温耐压强度,还可提高其高温抗折强度、抗渣侵蚀和抗热震性能。（7）通过优化工艺制备的MgO-ZrO2砖,其抗高碱度渣的侵蚀性能明显优于MgO-Cr2O3砖。熔渣和MgO-ZrO2砖接触后,首先在其表面形成一层致密的高熔点化合物,如硅酸二钙（C2S）、Mg（Al, Fe）2O4复杂尖晶石等；当熔渣继续渗入砖中时,熔渣中CaO与MgO-ZrO2砖基质中的ZrO2反应,又进一步形成了CaZrO3致密层。（8） MgO-ZrO2砖的抗低碱度渣的侵蚀能力低于MgO-Cr2O3砖。在低碱度熔渣下,虽然在MgO-ZrO2砖表面也可形成致密层,但其组成主要为MgO-CaO-SiO2系低熔点化合物,在高温下极易熔入渣中；此外,由于熔渣碱度较低,镁锆砖内部亦不能形成CaZrO3致密层。