铬铁矿是生产镁铬砖、镁砖、铬镁砖的主要原材料,其矿物成分的组成也是影响镁铬砖性能的重要因素之一。
SiO2含量对镁铬质耐火材料高温性能的影响是十分显著的。SiO2含量低的镁铬砖,其直接结合程度明显提高(见图1),高温荷重软化点也高于SiO2较高的镁铬砖(见表1)。这是由于SiO2与铬铁矿中的Fe2O3形成铁橄榄石(Fe2SiO4),熔点极低;SiO2含量低,在烧成温度下形成的硅酸盐相少,砖的结构中硅酸盐层被高耐火相晶体间的直接结合所代替。
SiO2含量高对耐火材料的耐侵蚀性也是不利的,即使是Cr2O3含量高的高品位铬铁矿也是如此。在研究高品位铬铁矿中的SiO2与电熔镁砂反应时发现,SiO2与MgO生成硅酸盐液相,SiO2含量高,液相生成量也高,如同熔渣侵蚀电熔MgO—样,液相一直侵入到电熔MgO内部。
为了提高镁铬砖的直接结合程度,往往在较高的温度下烧成,但烧成变形所造成的废品也增加。工艺技术上采取减少配料中SiO2含量(特别是铬铁矿中SiO2含量)的措施对提高成品率是非常实用的。
为了获得直接结合率高的镁铬砖,还应该降低原料中CaO的含量,因为它也是增加镁铬砖中硅酸盐相含量的主要来源。所幸大部分铬铁矿中CaO的含量都不是很高。
即使是铬铁矿中SiO2和CaO含量相同,不同类型的铬铁矿(即Al2O3/Cr2O3比值和Fe2O3/Cr2O3比值不同)对镁铬砖性能的影响也十分明显。关于镁铬砖中Cr2O3、Al2O3和Fe2O3对相邻方镁石晶粒间二面角影响的研究表明,方镁石-方镁石的结合会被Cr2O3所加强,而被Fe2O3和Al2O3所消弱;Fe2O3和Al2O3增加均使硅酸盐相的熔点降低。采用Cr2O3含量高(Al2O3和铁相应降低)的铬铁矿可以得到比采用Cr2O3低的铬铁矿更高的高温强度。但Cr2O3含量高的铬铁矿价格较贵,实际生产中可根据对砖性能的要求而采用折中方案。