20世紀(jì)70年代中期,洛陽耐火材料研究院與山東某鎂礦合作,以山東鎂礦出產(chǎn)的天然菱鎂石和山東淄博出產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)石灰石為原料,采用二步煅燒工藝,率先在我國研制成功了合成鎂白云石砂。該鎂白云石砂的顆粒體積密度為3.31g·cm-3,主要化學(xué)組成為:w(MgO)=75.10%,w(CaO2)=1.31%,w(Fe2O3)=1.06%,w(SiO2)=1.68%,w(Al2O3)=0.45%,w(灼減)=0.23%。其顯微結(jié)構(gòu)特征為:主晶相方鎂石形成連續(xù)基質(zhì),次晶相方鈣石呈孤島狀分布于方鎂石基質(zhì)中,少量的雜質(zhì)相C3S和C4AF呈不規(guī)則狀分布于方鎂石和方鈣石晶間。這種方鎂石包裹方鈣石的組織結(jié)構(gòu),使得合成鎂白云石砂具有良好的抗侵蝕性和抗水化性能。以這種合成鎂白云石砂為原料,以中溫瀝青作結(jié)合劑,采用振動成型的方法制成的瀝青結(jié)合鎂白云石大磚,在山東濟(jì)鋼13t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐上使用,爐齡達(dá)到1601爐;在首鋼30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐上使用,爐齡達(dá)到1616次。制成的燒成油浸鎂白云石磚在山東濟(jì)鋼13t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐上使用,爐齡達(dá)到3765爐。
1978年,洛陽耐火材料研究院與天津某耐火材料廠合作,以遼寧大石橋天然菱鎂石和河北玉田白云石為原料,采用濕法-二步煅燒工藝成功試制出合成鎂白云石砂。其工藝過程為:將天然菱鎂石和白云石輕燒后配料,加水消化,用水碾機(jī)碾碎,再入球磨機(jī)濕磨,得到的料漿經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾成料餅,經(jīng)鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)干燥后,在摩擦壓磚機(jī)上壓成荒坯,干燥后于1580-1600℃煅燒。制得的鎂白云石砂體積密度為2.9-3.1g·cm-3,主要化學(xué)組成為:w(MgO)=78.95%,w(CaO)=18.16-18.28%,w(SiO2)=0.9-1.1%,w(Al2O3)=0.47-0.50%,w(Fe2O3)=1.47-1.59%,w(灼減)=0.34-0.50%。用此原料制成的燒成油浸鎂白云石磚,在首鋼30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐上使用,爐齡達(dá)到2868次。
20世紀(jì)80年代初,我國開始建設(shè)上海寶鋼。當(dāng)時寶鋼的300t轉(zhuǎn)爐是從日本新日鐵公司引進(jìn)的,爐襯材料是日本黑崎窯業(yè)株式會社生產(chǎn)的燒成油浸鎂白云石磚。為了實現(xiàn)寶鋼300t轉(zhuǎn)爐用耐火材料的國產(chǎn)化,在上海第二耐火材料廠配套建設(shè)了爐襯車間,為寶鋼300t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)燒成油浸鎂白云石襯磚。所用原料為高純合成鎂白云石砂和高純鎂砂,其中高純合成鎂白云石砂由山東鎂礦生產(chǎn)。為此,由國家投資對山東鎂礦的原合成鎂白云石砂生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)建改造:新建一處年處理菱鎂石原礦5萬t的浮選廠,對天然菱鎂石進(jìn)行浮選提純;新建鎂精礦輕燒生產(chǎn)車間和改造高溫隧道窯等工程。改擴(kuò)建工程于1986年9月竣工并投入生產(chǎn),生產(chǎn)能力為年產(chǎn)高純度合成鎂白云石砂1.3萬t,使山東鎂礦成為當(dāng)時國內(nèi)最大的合成鎂鈣耐火原料生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)的高純合成鎂白云石砂的體積密度達(dá)到了3.32g·cm-3,主要化學(xué)組成為:w(MgO)=75.59%,w(CaO)=21.64%,w(SiO2)=0.53%,w(Fe2O3)=1.12%,w(Al2O3)=0.41%,w(灼減)=0.55%。以山東鎂礦生產(chǎn)的高純合成鎂白云石砂為主要原料,由上海第二耐火材料廠制成的燒成油浸鎂白云石磚,于1987年開始在寶鋼300t大型轉(zhuǎn)爐上使用,逐步取代日本黑崎產(chǎn)品,到1989年,爐齡達(dá)到1105爐,超過了日本黑崎同類產(chǎn)品的使用壽命(1030爐)。
“八五”期間(1991-1995年),為了促進(jìn)我國合成鎂鈣耐火材料行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,增加我國煉鋼轉(zhuǎn)爐用耐火材料的品種,我國對鎂鈣耐火材料的生產(chǎn)、研發(fā)、技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)。主要內(nèi)容包括:進(jìn)一步提高合成鎂鈣耐火材料的純度、燒結(jié)質(zhì)量和抗水化性能;在工業(yè)生產(chǎn)條件下,采用二步煅燒工藝生產(chǎn)出w(MgO+CaO)≥97.5%,體積密度≥3.35g·cm-3的優(yōu)質(zhì)合成鎂鈣砂。
1999年,山西某耐火材料公司將閑置的耐火材料生產(chǎn)線改造成為燒成鎂鈣磚生產(chǎn)線,為太鋼生產(chǎn)AOD爐用燒成鎂鈣磚。該生產(chǎn)線于1999年底建成,并投入試生產(chǎn),原料采用山東的合成鎂白云石砂。從2000年開始,該公司生產(chǎn)的燒成鎂鈣磚陸續(xù)應(yīng)用到太鋼的AOD爐上,取得了良好的使用效果。爐齡逐年提高,2005年太鋼45tAOD爐平均爐齡達(dá)到160爐,最高爐齡達(dá)到187爐。而20世紀(jì)太鋼AOD爐的平均壽命僅為45爐,最高爐齡也只有60爐,還不到目前爐齡的一半。