为解决水泥回转窑烧成带用镁铬砖的六价铬污染问题，以高纯镁砂、镁铝尖晶石和含锆原料为主要原料来制取镁铝锆无铬砖。结果表明：当采用含锆原料C，并采用60目粒度时，可以得到性价比优异的镁铝锆砖。

　　镁铬砖在水泥窑使用废弃后存在六价铬污染问题，为此国家重金属污染综合防治“十二五”规划明确规定了重金属污染防治的目标，其中包括铬在内的5种主要重金属污染物重点区域排放量到2015年比2007年减少15％，水泥窑用耐材无铬化势在必行。因此采用高纯镁砂、镁铝尖晶石和含锆原料为主要原料，研制出性价比优异且挂窑皮性能与镁铬砖相当的镁铝锆砖是很好的选择。

　　实验

　　1.研究原理

　　镁铝锆砖的研究是在镁铝尖晶石砖的基础上，通过引入适量的含锆原料，使镁铝锆砖在保留镁铝尖晶石砖良好的热震稳定性和抗碱侵蚀性能外，进一步提升镁铝尖晶石砖的高温性能和改善镁铝尖晶石砖挂窑皮性能。含锆原料中的ZrO2优先与水泥熟料中的CaO反应，生成高熔点的CaZrO3，从而有效阻止CaO与镁铝锆砖中Al2O3反应生成低熔点的铝酸钙，从而保证镁铝锆砖具有良好的高温性能的同时，也增强了镁铝锆砖的挂窑皮性能。本文研究内容主要是确定含锆原料种类、加入粒度等因素，以得到性价比优异的镁铝锆砖。

　　2.实验过程

　　实验所用原料主要有高纯镁砂、镁铝尖晶石、含锆原料等，上述原料化学成分见表1。

　　采用表1原料，按照设计配方首先将骨料加入到轮碾机中混炼，细粉在密封袋中预混，之后加入纸浆废液混炼好出锅。混料后在摩擦压砖机压制成型，干燥后在电炉内保温烧成。

　　试样性能测试根据国家有关标准检测烧后试样的体积密度、 显气孔率、常温耐压强度和热震稳定性能。采用静态剪切法比较试样的挂窑皮性能。该方法是将试样放入电炉内于1500℃保温烧成4h，冷却后测定窑皮在耐火砖切面的剪切强度来定量判断水泥窑皮的粘着性，此剪切强度即为窑皮的粘着强度。

　　结果与讨论

　　1.含锆原料种类的影响

　　分别引入含锆原料A、含锆原料B、含锆原料C3种原料到镁铝锆样砖中，引入形式均为细粉。样砖在电炉内1600℃下烧成，保温时间4h。

　　综合镁铝锆砖试样各项性能检测结果，每种含锆原料均有一合适用量。考虑到镁铝锆砖的性价比，决定采用含锆原料C进行下一步深化研究。

　　2.含锆原料粒度的影响

　　在上述实验的基础上，为考察含锆原料加入粒度对镁铝锆砖性能的影响，项目组采用含锆原料C制取镁铝锆砖，加入量均为2c%，加入粒度则有1mm~3mm、60目和180目3种粒度。60目和180目镁铝锆样砖表明无明显裂纹，而1mm~3mm粒度样砖表面出现较多裂纹，这可能源于含锆原料C中的Al2O3成分与镁砂基质反应生成镁铝尖晶石砖（膨胀反应），由于粒度过大，产生微裂纹尺寸过大，从而使样砖表面出现明显裂纹。

　　由于1mm~3mm镁铝锆样砖有裂纹，只对比检测60目和180目镁铝锆砖性能。采用60目含锆原料C具有更好的热震稳定性，耐压强度也相对较高。

　　3.挂窑皮性能检测

　　当耐火砖面黏挂上厚度适当的窑皮时可大大降低耐火砖热面温度及波动幅度，同时大大减缓高温液相（水泥熟料、碱盐等）对耐火砖的侵蚀和渗透速度，镁铝锆砖的挂窑皮性能至少要与镁铬砖的相当，才能确保镁铝锆砖的应用效果。相比镁铝尖晶石砖，镁铝锆砖的挂窑皮得到很大提高，并与镁铬砖和镁铁尖晶石砖相当。挂窑皮性能检测结果与耐火砖在实际水泥窑的挂窑皮特性能很好地对应上，这为镁铝锆砖在烧成带上的应用奠定基础。

　　以高纯镁砂、镁铝尖晶石和含锆原料制取镁铝锆砖。通过研究含锆原料种类、加入粒度等因素对镁铝锆砖性能的影响，得到如下结论：一是相比其他含锆原料，当加入2c%时的含锆原料C时，在电炉内烧成温度1600℃下保温4h可得到性价比更好的镁铝锆砖；二是相比其他粒度，采用60目含锆原料C的镁铝锆砖具有更好的热震稳定性，耐压强度也相对较高；三是静态剪切法检测结果表明镁铝锆砖的挂窑皮性能与镁铬砖相当，为其在水泥窑烧成带的成功应用奠定基础。