炼铜工业碱性耐火砖的工艺发展

最初炼铜厂的熔炼炉和精炼炉使用硅砖，但是由于冶炼过程中炉渣条件及要求设备增加产量，硅砖就让位于碱性耐火砖了。炼铜工业中转炉使用碱性耐火砖可追溯到30—40年前，因为转炉中渣侵蚀非常严重。从那时候起，大致有4种碱性耐火砖用于炼铜工业的反射炉、转炉、阳极炉和最新式的闪速炉的高蚀损部位，4种耐火砖即：

1)硅酸盐结合镁铬砖；

2)改进后的硅酸盐结合镁铬砖(具有少量直接结合的镁铬砖)；

3)直接结合镁铬砖；

4)高纯度直接结合镁铬砖。

硅酸盐结合镁铬砖比起硅砖经济效果好得多，但是在炼铜炉所能达到的高温下，使耐火砖保持整体的硅酸盐结合物质发生软化。虽然这种复杂的硅酸盐基质在冷却时发生再结晶，使砖在室温下具有很高的强度。但实际上硅酸盐基质在操作温度下不是固态，使得它容易被典型的炼钢过程中炉渣所侵蚀。复杂硅酸盐基质主要由二氧化硅以及与少量镁瞰隘石在一起的杂质所组成，从而使得这种结合熔点低。这类低熔结合方式常被称作为一种胶结。虽然胶结这个术语过于简单化，但它确使人认识到达种结合系统的实质所在。

耐火材料厂认识到砖这种弱点后，就着于来改进结合系统。最初改进办法是通过高温煅烧成分相同的耐火砖，使其达到较稳定的结合。此举确立起这样一个令人感兴趣的并且很重要的事实，即通过高温烧成，使铬矿和方镁石的颗粒边界部分发生反应，形成固态的、高质最的方镁石一尖晶石结合。遗憾的是颗粒边界上杂质含量仍相当高，结合质很大比例仍由复杂的硅酸盐所组成，使得改进效果甚微。采用高温烧成对耐火材料厂来说也是一个问题。为使形成少量直接结合所要达到的高温，还会引起硅酸盐结合质软化或熔化，因而耐火砖发生严重挤压，使大量砖变形并使砖与砖粘结，于是破损很严重。

另一种是直接结合镁铬砖，虽仍是镁铬系统，但是把杂质含量考虑进去，尤其是二氧化硅和氧化钙含量。将杂质减少至最低程度和采用高温烧成，能形成大量直接结合结构(大多数情况直接结合比率超过40％)。这种结合是把方镁石和铬矿颗粒边界直接连在一起，在高温烧成下形成固态，并在铜熔化温度下仍保持固态。镁铬尖晶石是主要结合相，同时也形成二次尖晶石，加强了材料的结合。为了满足形成这种结合的必需先决条件，耐火材料厂要开辟高纯镁砂和铬矿的原料来源，还要建昂贵的高温窑，以达到发生固相反应所必需的烧成温度。

直接结合碱性耐火砖在许多工业部门的应用中效果较好。比起普通硅酸盐结合砖来，直接结合砖的主要改进有以下几方面：

1)高温强度提高；

2)气孔率和透气度降低；

3)抗剥落性能提高；

4)杂质积聚及迁移量较小。

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