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攀鋼本部基于 V₂O₅ 的鋁熱法生產(chǎn)的 FeV80 釩鐵渣中的 Al₂O₃ 含量相對(duì)較高，其化學(xué)成分一般為：Al₂O₃ 62%~78%，CaO 8%~13%，MgO 7%~16%，可用于生產(chǎn)高 Al₂O₃ 含量的耐火材料。攀鋼冶金材料有限責(zé)任公司通過(guò)電爐對(duì)釩鐵冶煉渣進(jìn)行重熔，獲得了墨剛玉材料。成都先進(jìn)金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份有限公司及攀鋼冶金材料有限公司的研究人員通過(guò)靜態(tài)坩堝試驗(yàn)，研究了墨剛玉材料的抗侵蝕機(jī)理，證明了鎂碳磚中添加墨剛玉骨料的可行性。

工業(yè)氧化鋁加入一定量的釩鐵渣和結(jié)合劑造球后投入到電爐中，經(jīng)過(guò) 2 000~2 200 ℃ 6~8 h的熔煉，待入爐料融化、混合均勻后倒入到冷卻盤中冷卻 6~10 h，熔融料冷卻后進(jìn)行破碎和篩分，即得到墨剛玉骨料。墨剛玉成分經(jīng) XRF 分析（w）為：Al₂O₃ 85.3 %, MgO 7.5 %, CaO 5.2 %, 雜質(zhì)<2.0 %，其體積密度為 3.45 g·cm^-3，吸水率為 1.3 %，耐壓強(qiáng)度為 220 MPa。經(jīng)過(guò) X 射線衍射儀和電子探針成分分析得出，墨剛玉骨料主要以鎂鋁尖晶石相（MgO·Al₂O₃）、六鋁酸鈣相（CaO·6Al₂O₃）和2CaO·2MgO·14Al₂O₃ 相（簡(jiǎn)稱 A14）為主，通過(guò) X 射線衍射儀半定量得出，鎂鋁尖晶石占比在 27%左右，2CaO·2MgO·14Al₂O₃ 占比在 41%左右，六鋁酸鈣占比在 32%左右。

取未破碎的熔融料，切割成外部尺寸7 cm×7 cm×14 cm，中心部位深度 4.5 cm的坩堝，進(jìn)行靜態(tài)坩堝渣侵蝕試驗(yàn)；從添加墨剛玉的鎂碳磚中切割出同樣的坩堝試樣，進(jìn)行對(duì)比試樣。以鋼包渣為侵蝕劑，在侵蝕實(shí)驗(yàn)中，升溫和降溫速率均為 5 ℃·min^-1，在 1 600 ℃保溫 3 h，模擬鋼包工藝流程。試驗(yàn)后分析侵蝕試樣的相關(guān)性能。

經(jīng)過(guò) 1 600 ℃ 3 h 侵蝕試驗(yàn)后，墨剛玉骨料制成的坩堝未被明顯侵蝕，僅鋼包渣附著在墨剛玉坩堝內(nèi)側(cè)，坩堝與渣間界面清晰。通過(guò)切割制樣墨剛玉與鋼包渣反應(yīng)截面，在掃描電鏡下看出墨剛玉坩堝內(nèi)側(cè)與鋼包渣有略微反應(yīng)，深度在 100~400 μm 之間。檢測(cè)墨剛玉與鋼包渣之間物相成分發(fā)現(xiàn)，墨剛玉材料與鋼包渣在高溫下生成一層尖晶石保護(hù)層，減緩鋼包渣與墨剛玉坩堝內(nèi)側(cè)之間反應(yīng)。在 1600 ℃下墨剛玉骨料中的尖晶石固溶鋼包渣中的氧化亞鐵，形成了與墨剛玉骨料中不同成分的尖晶石。該高鐵尖晶石層可減緩鋼包渣與墨剛玉骨料反應(yīng)速率，從而有效地保護(hù)骨料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)電子探針微區(qū)分析得出，反應(yīng)過(guò)后的墨剛玉骨料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相成分與反應(yīng)之前無(wú)明顯區(qū)別。由此可見(jiàn)，墨剛玉在本試驗(yàn)條件下有良好的抗渣性。

加入 10%墨剛玉骨料制成的鎂碳磚物理性能如表1所示。與為添加墨剛玉的鎂碳磚相比，添加 10%墨剛玉骨料后，鎂碳磚的耐壓強(qiáng)度從 35 MPa 提升到了 41.9 Mpa，高溫抗折強(qiáng)度也提升了 10%~40%，且具有 1500 ℃下加熱永久線變化小的特點(diǎn)。

表3 添加10%墨剛玉骨料的鎂碳磚的物理性能

將添加了 10%墨剛玉的鎂碳磚經(jīng)過(guò)實(shí)爐試驗(yàn)，爐次可提升 10%~15%，有效緩解了傳統(tǒng)鎂碳磚熱膨脹問(wèn)題，證明了墨剛玉骨料具有提升鎂碳磚質(zhì)量的優(yōu)異性能。

（摘編自《2023年全國(guó)耐火原料學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集》，作者 姜洋 等）