最初煉銅廠的熔煉爐和精煉爐使用矽磚,但是由於冶煉過程中,爐渣的侵蝕(有色金屬礦多為硫化礦,在冶煉過程中產生的氣體主要為SO2氣體,爐渣多為FeO-SiO2-CaO系)及設備運轉強度的提高,矽磚就讓位於鹼性磚了。煉銅工業中轉爐使用鹼性磚,可追溯到上世紀50~60年前,因為轉爐中爐渣侵蝕非常嚴重。
從那時起,用於煉銅工業的反射爐、轉爐、陽極爐、和最新式的閃速爐高蝕損部位的鹼性磚就一直沿用鎂鉻耐火材料,但其性能一直在不斷的改進。主要應用的有以下幾種鎂鉻耐火材料:
①矽酸鹽結合鎂鉻磚
矽酸鹽結合鎂鉻磚比鎂磚抗熱震性好,高溫下體積穩定,廣泛用於平爐、電爐、有色冶金爐、水泥迴轉窯和玻璃熔窯蓄熱室。矽酸鹽結合鎂鉻磚的SiO2含量高、高溫下抗侵蝕性差、強度低。隨著強化冶煉新工藝的不斷採用,使用條件苛刻部位,逐漸被直接結合製品替代。
②直接結合鎂鉻磚
直接結合鎂鉻磚以方鎂石和鎂鉻尖晶石為主晶相直接結合的耐火製品。該磚是以SiO2小於2%的高純燒結鎂砂和鉻鐵礦為原料,通過高溫燒結而製成。能直接結合磚燒結屬於固相結合,故製品高溫機械強度高,抗渣性好,抗氧化鐵滲透力強,高溫下體積穩定。廣泛用於平爐爐頂、電弧爐、煉銅轉爐、閃速爐、RH、DH真空處理裝置、爐外精煉VOD爐、AOD爐、水泥迴轉窯等。
③再結合鎂鉻磚
再結合鎂鉻磚是以電熔鎂鉻砂為原料經再燒結而製得。電熔鎂鉻砂燒結性差,製品為氣孔分布均勻的細粒基質,並具有微小裂紋,對溫度急變的敏感性優於熔鑄磚。製品高溫性能介於熔鑄磚和直接結合磚之間。
④半再結合鎂鉻磚
半再結合鎂鉻磚採用部分預合成高純原料、紅高壓成型,超高溫燒成工藝及後處理工藝而製得。產品具有常溫強度高、氣孔率低、抗侵蝕及衝刷能力強等特點。主要被用於AOD、VOD等爐外精煉裝置、冶金、有色冶煉和玻璃窯等。
⑤熔鑄鎂鉻磚
熔鑄鎂鉻磚是以鎂砂和鉻礦為原料經電熔、澆鑄製得的耐火製品。其特徵是氣孔較大且孤立存鶴製品緻密、強度高、耐腐蝕、對溫度變化敏感。
⑥全合成(高純共燒結料)鎂鉻磚。
共燒結鎂鉻磚又稱全合成鎂鉻磚,是採用高壓壓球機或超高溫的優質燒結合成鎂鉻砂,全部採用為制磚原料,在高溫下燒制生產,具有良好的抗侵蝕性和高溫體積穩定性。
上世紀五十年代,實際應用的只有矽酸鹽結合的鎂鉻磚,但由於原料中矽酸鹽含量較高,複雜的矽酸鹽基質主要由SiO2以及與少量鎂橄欖石在一起的雜質所組成,從而使得這種結合相熔點低。因此,其燒結溫度相應的較低,導致其高溫強度低和抗渣性差。隨著銅、鎳冶煉技術的不斷發展,該磚已經不能很好地滿足有色冶金的需要。
耐火材料工業認識到這種弱點後,就著手來改進結合系統。最初的改進辦法是通過高溫煅燒成分相同的磚,使其達到較穩定結合。這就是改進後的矽酸鹽結合鎂鉻磚。但遺憾的是,顆粒邊界上的雜質含量仍相當高,結合相很大程度上仍由複雜的矽酸鹽所組成。因此,改進的效果甚微。
隨著有色冶金工業的不斷發展,對鎂鉻磚的要求也不斷提高,直接結合鎂鉻磚以及優質鎂鉻磚如:熔鑄鎂鉻磚,電熔再結合鎂鉻磚,半再結合鎂鉻磚以及全合成鎂鉻磚才真正逐步成為發展的主流。