5个层面详细介绍电熔再结合镁铬砖的显微结构分析
闪速炉用后电熔再结合镁铬砖的显微结构分析
1、挂渣层
挂渣层宽580~820μm，最宽处为1050μm,有时无挂渣层。该层主晶相为铜磁铁矿，半自形晶粒状，边界有齿状，晶粒大者60~175μm,小者10~40μm。挂渣层中铜磁铁矿约占60%,赤铜铁矿估计占10%,硅酸盐约占20%〜25%。 挂渣层显微结构如图4-3所示。
图4-3挂渣层显微结构(250 x)
2、工作面
在工作面上形成宽120~350μm的复合尖晶石向高铁复合尖晶石过渡矿物带，方镁石中的晶内尖晶石长大，氧化镁渐渐消失，硅酸盐充填尖晶石间，达5% 〜30%。
A 颗粒部分
主晶方镁石固溶体的晶内尖晶石明显长大，粒径达5〜20μm,环带结构显著，周边宽1〜2μm。边缘含铁高于中心，边缘FeO含量达51.21%,中心为29.64%,均高于晶间尖晶石。方镁石固溶体中的氧化镁部分减少仅0~20%,方镁石中固溶FeO增加，已达32.21%，Cr2O3降低仅为3.99%，原砖FeO 9. 58% ,Cr2O3 6%。硅酸盐约占此处颗粒部分的10%,为橄榄石柱状晶体，晶体长x宽为(60 ~100)μm x30μm。工作带的显微结构如图4-4所示。
图4-4工作带的显微结构照片(90 x)
B 基质部分
方镁石固溶体40~ 100μm，由于晶内尖晶石大量吸收铁变为高铁复合尖晶石，晶内尖晶石粒径6〜20μm，环带结构明显，边缘铁明显高于中心，Cr2O3反之。方镁石固溶体中的氧化镁部分明显减少，工作面向砖里为0~30%。晶间尖晶石尚保留，约15%，晶粒20~50μm,环带结构明显，晶体边缘Fe2O3 44.19%,晶体中心23.02%。硅酸盐约5%~30%,为橄榄石相。基质部分的显微结构如图4-5〜图4-7所示。
图4-7工作带、挂渣层的显微结构照片(250x)
3、反应带
反应带呈斑状结构。主晶相为方镁石粒状晶体，晶粒大小为117 ~630μm或者233~1515μm，晶体边界为齿状，晶间裂隙1~6μm,晶内尖晶石1~6μm，也有小于0.5μm者，含量约占方镁石的20%~30%;晶内硅酸盐粒度范围为20~50μm,其中M2S: CMS为1:2,两者之和小于5%,晶内尖晶石粒度范围为20~30μm;晶间硅酸盐均为MS,粒度范围为50〜90μm，含量小于5%;晶间尖晶石自形晶多边形状，晶粒30~60μm，含量估计小于5%。
基质由方镁石固溶体、晶间尖晶石、硅酸盐、白色赤铜矿、红色金属铜矿及 少量硫酸钙镁复盐CaS04 · 3MgS04组成。基质显微结构如图4-8所示。
方镁石固溶体形状不规则，边界呈齿状、港弯状。晶粒大小为30〜120μm, 晶内尖晶石大小为l~l0μm，有的有环带结构，周边含铁高，反射率高，中心铁 低。晶间二次尖晶石大小为20~140μm，具环带结构，周边含铁量高于中心。显 微结构如图4-9所示。方镁石固溶体：晶间二次尖晶石为3:2。硅酸盐15〜 40μm约占基质的15%~20%，脱落的方镁石晶体粒度范围为40〜60μm,约占基质的5%,实为生成CaSO4· 3MgSO4复盐磨片过程脱落而致。孔洞约占基质 20% ~30%,矿物相基本相连。金属铜侵人砖体充填基质方镁石、尖晶石之间，范围25~30)μm,个别区域达20%，呈基底式胶结方镁石与尖晶石，铜可进人方 镁石晶体之内，金属铜区域内晶间尖晶石，晶体边界浑圆，并未生长成自形多边形晶体，如图4-10所示。
图4-9距工作面20mm处反应带的 图4-10距工作面24mm处反应带的
显微结构照片(250 X) 显微结构照片(250 X)
赤铜矿充填在方镁石、尖晶石之间，含量为5%~20%。有时侵入方镁石形成硫酸钙镁复盐区域，利于尖晶石生长，晶内尖晶石变为5~12μm自形晶体。基质中的硅酸盐出现黄长石离工作面15mm处，此处镁橄榄石：黄长石质量比为3：2;在离工作面25mm处(图4-11),镁橄榄石：黄长石为2: 3。黄长石为细小针柱状，晶体长X宽为(0.5~2)μm x 0.5μm。
赤铜矿Cu2O出现在距工作面11.9~24.9mm之间的反应带，金属铜出现在距工作面5.7~20.2mm的反应带，硫化亚铜Cu2S出现在距工作面0.9 ~ 16.9mm的反应带。
图4-11距工作面25mm处反应带的显微结构照片(250 x)
A 距工作面10mm处反应带的显微结构
主晶方镁石固溶体大小为117〜466μm,晶内尖晶石呈粒状，粒径为3〜 10μm，小者小于lμm，晶内尖晶石约占方镁石30%。晶间尖晶石呈半自形晶多边形状，晶粒粒径为45~70μm，含量小于5%。方镁石晶间裂纹宽6〜18μm，硅酸盐含量约为5%,均为M2S。
基质，由方镁石固溶体、尖晶石、硅酸盐及硫化亚铜与金属铜构成。方镁石晶体大小不一，呈不规则粒状，电熔方镁石晶粒90~170μm，晶内尖晶石粒径为 6 ~24μm,晶内尖晶石具有环带结构，周边高铁尖晶石宽0.5μm,晶内尖晶石约 占方镁石的40%。烧结方镁石粒径为20〜80μm，晶内尖晶石粒径为1~2μm。晶间尖晶石，包括原铬矿与二次尖晶石，两者之和与方镁石之比为3:4。二次尖晶石呈自形多边形状，品粒为35〜60μm,呈环带结构，周边含铁髙、反射率高于晶体中心，铬矿颗粒从外形看，已开始向二次尖晶石转化，距 工作面12mm处，铬矿约占10%,铬 矿粒径为30~466μmc
图4-12距工作面9mm处反应带的 显微结构照片(250 X)
硫化亚铜，形状不规则，充填方 镁石与尖晶石晶体孔隙中，粒径为 30~90μm，约占基质的15%,可填充晶间，也可进入方镁石晶内，置于空气中3个月已水化。显微结构如 图4-12~图4-14所示。
此带孔洞约占基质的15%，方镁石晶粒有的生成硫酸钙镁盐，区域范围为40〜60μm,约占基质的5%，生成物制片过程脱落。硅酸盐呈基底式胶结主晶，约占基质的20%，M2S不规则形状，粒径为20~30μm。CMS粒状晶体粒径为60〜70μm,晶内包裹M2S晶体6~8μm，M2S : CMS为1:4。硅酸盐组成不均匀，有的区域渣液中有细小的黄长石晶体。
距工作面lmm处C2AS:CMS:M2S为1:6:3,距工作面5mm处C2AS:CMS:M2S 为0:5:5,距工作面10mm处C2AS:CMS:M2S为0:8:2。这说明渣液侵入此区域，使硅酸盐中的镁橄榄石逐渐变为钙镁橄榄石及黄长石。
B 距工作面46mm处反应带的显微结构
斑状结构。电熔镁铬颗粒，主晶方镁石粒状晶体，晶粒大小为700~820μm， 晶内尖晶石大小为3-8μm，呈环带结构，晶体周边含铁量高，晶内尖晶石约占方镁石的30%。晶内硅酸盐为圆粒状，粒径为90μm，其中CMS:M2S为7:3。Cu2S已侵入方镁石晶内，粒度大小为10~83μm。
基质由方镁石、晶间尖晶石、硅酸盐及硫化亚铜构成。主晶方镁石呈不规则粒状，晶粒粒径为30~290μm，晶内尖晶石粒径为3~15μm,呈环带结构，晶内尖晶石周边含铁量高于中心，晶内尖晶石约占方镁石的40%，晶间尖晶石，包括铬矿与二次尖晶石，二次尖晶石自形晶、多边形状，晶粒20~80μm;铬矿已经变化，粒径30〜177μm，铬矿约占此区5%~10%。此处方镁石：晶间尖晶石约为4:3。硅酸盐约占此区15%,其中5%为渣侵后物，晶体细小，硅酸盐多数为M2S。此区方镁石被SO3侵蚀而生成硫酸钙镁复盐者约占此区<5% ,粒度约30μm。硫化亚铜不规则形状充填方镁石与晶间尖晶石之间，粒径20〜90μm，约占基质10%。此区孔洞约占基质5%~10%。显微结构如图4-15所示。
图4-15距工作面46mm处反应带的显微结构照片(90X)
4、渐变带
A 距工作面43~57mm的渐变带
斑状结构。电熔镁铬颗粒，乳浊结构，主晶方镁石固溶体粒度为230~700μm，晶内尖晶石粒度为2〜20μm，小者小于0.5μm，约占此颗粒的20%~ 25%。此颗粒无硅酸盐，主晶方镁石之间缝隙为1~2μm。颗粒边缘的方镁石已反应生成CaSO4·3MgSO4，磨片过程遇水脱落。
乳浊结构电熔镁铬，主晶方镁石粒度为466~1860μm;方镁石晶内包裹圆粒形硅酸盐，粒径为58〜230μm,约占此颗粒的5%,其中CMS:M2S为2:1，硅酸盐中析出自形多边形尖晶石，粒度为30〜60μm,尖晶石含量小于5%。方镁石已被SO3侵蚀生成CaSO4·3MgSO4,范围58~232μm制片中此矿物溶解脱落形成孔洞，但晶内尖晶石依然存在，脱落的方镁石约占此颗粒的5%。
由上可见，方镁石晶体大，硅酸盐包在方镁石晶内，晶体小一般晶内无硅酸盐，电熔料成分不均匀，颗粒间差别较大。
结状电熔镁铬颗粒，主晶方镁石固溶体粒径为162~406μm，方镁石晶间缝 隙2~5μm，硅酸盐约10%充填在方镁石晶间。方镁石已形成CaSO4·3MgSO4与 MgSO4，粒度可达460μm,晶间尖晶石尚存在，蚀损的方镁石约占颗粒部分的 1/3。显微结构如图4-16所示。
图4-16 距工作面43~57mm处渐变带显微结构照片(90x)
基质由电熔镁铬、烧结镁砂、铬矿、二次尖晶石与硅酸盐组成。电熔镁铬之方镁石固溶体粒径为90~460μm;烧结镁砂粒径为60〜80μm。铬矿不规则齿状边界90〜230μm,二次尖晶石24~140μm,两者各半。方镁石：尖晶石约3:2基质中方镁石反应生成CaSO4·3MgSO4的范围60~90μm约占基质10%〜15%。硅酸盐约占10%~15%,镁橄榄石为主，少量钙镁橄榄石。此砖在距工作 面43〜57mm范围内均有方镁.石蚀损出现。
B 距工作面31〜40mm的渐变带
本段带电熔镁铬颗粒均有蚀损，粒度范围为230〜280μm,占颗粒部分 的5%。
基质中方镁石固溶体因受SO3侵蚀边界变成齿状，粒径为50〜180μm，晶内尖晶石依旧;铬矿颗粒不规则，粒径为50〜100μm;二次尖晶石半自形晶、多边形状，粒径为35~175μm,二次尖晶石：铬矿为2:1。此带方镁石：尖晶石约为5: 4。孔洞约占基质30%~40%。基质方镁石受SO3侵蚀形成溶水的盐类，粒度范围为60〜120μm，约占基质15%。
距工作面34mm处，渣侵入砖中，宽116~350μm。渣侵入电熔镁铬颗粒，主晶方镁石的晶内尖晶石长大、变亮，达5~16μm，并出现外亮、内暗的尖晶石环带结构，晶内尖晶石含量渐渐增多达70%，方镁石仅30%，方镁石蚀损，溶入渣中。晶间尖晶石在侵入带中依然可见，自形晶，多边形，具有环带结构，粒径为30~60μm，有时可达20%，此带无方镁石。硅酸盐骸晶柱状(10〜15)μm × (6〜10)μm，约5%〜10%，可能为含铁镁橄榄石。显微结构如图4-17所示。
图4-17距工作面34mm处渐变带的显微结构照片(250x)
5、微变带
电熔镁铬颗粒与未变带相同，两种主要结构为：乳浊结构与结状结构，少量为交代溶蚀结构。
乳浊结构电熔镁铬颗粒，主晶方镁石晶粒大小为174~1276μm，晶内尖晶石粒径为2~15μm，约占此颗粒25%;晶内包裹硅酸盐呈圆形与椭圆形，粒径为18~93μm，约占<55%，其中：M2S:CMS为1:2,硅酸盐中析出自形晶、多边形尖晶石，晶粒大小为20~58μm。方镁石晶间硅酸盐<5%，均为镁橄榄石。
结状结构电熔镁铬颗粒，主晶方镁石固溶体粒状晶体，晶粒大小为350〜 1165μm，晶内尖晶石粒径为10〜83μm;晶内尖晶石或条状充填方镁石晶间之缝 隙，宽20~30μm，或呈自形晶、多边形状，晶粒93~163μm,充填在主晶的孔隙中，晶间尖晶石占此颗粒约20%。主晶方镁石之间、方镁石与晶间尖晶石之缝隙，晶间尖晶石之间有时有缝隙，宽最宽18μm;硅酸盐占此颗粒5%，充填主晶之缝隙宽充填孔隙40μm,其中M2S:CMS约为4:1。主晶方镁石有的已脱落，范围达116μm,晶内尖晶石仍存在，使用过程受SO3侵蚀，生成易溶于水的MgSO4及CaSO4 · 3MgSO4，这是由制片脱落所致的。
交代溶蚀结构电熔镁铬颗粒，由方镁石固溶体与晶间尖晶石组成。方镁石固溶体解理发育，晶粒大小为186~560μm，晶间尖晶石呈骸晶状、骨架状，晶粒大小为230〜1165μm，约占此颗粒30%~40%。硅酸盐均为镁橄榄石，充填方镁石。尖晶石晶体之间，含量约为10%。
基质由方镁石固溶体、铬矿、二次尖晶石及硅酸盐组成。方镁石固溶体为浑圆粒状，电熔料方镁石晶粒110~230μm,烧结料方镁石30~40μm,电熔镁多于烧结镁。
二次尖晶石自形晶，多边形状，晶粒大小为20~40μm;铬矿小颗粒不规则形状，边界呈齿状，粒径为58〜150μm，铬矿已非原组成，已经发生扩散反应。二次尖晶石与铬矿估计两者各半。
硅酸盐约占基质10%~15%，充填方镁石与尖晶石之间，均为镁橄榄石。显微结构如图4-18所示。
孔洞约占基质40%，矿物相基本相连。电熔料主晶方镁石有的已脱落，只留下晶内尖晶石，脱落范围为80~116μm，脱落的方镁石面积约占基质10%。距工作面65〜69.25mm之间，出现方镁石脱落现象，生成易溶于水的硫酸镁与CaSO4·3MgSO4，原因是硬度低、溶于水，制片过程脱落。显微结构如图4-19所示。