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时间:2017-11-12 14:54 点击: 次来源:网络整理

    

用菱镁矿、水镁石或海水(卤水)制取的氢氧化镁,经高温烧结的碱性耐火原料。世界镁砂的年产量为900万t,其中结晶质菱镁矿约570万t,隐晶质菱镁矿约90万t,海水镁砂约240万t。

性质 主要化学成分为MgO,矿物成分为方镁石等轴晶系,密度3.56~3.65g/cm3,莫氏硬度为5.5,熔点2800℃,在1800~2400℃显著挥发。纯方镁石无色,随着Fe2O3、CaO含量的增加色泽由浅变深,呈黄色、褐色、黑褐色。方镁石晶粒尺寸随煅烧温度的提高和保温时间的延长而相应地增大,其抗水化性和抗渣侵蚀性也相应增强。

镁砂中的杂质来源于菱镁矿中的白云石、滑石、透闪石、石英等,使镁砂含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等杂质成分(海水镁砂中还有B2O3)。这些杂质使镁砂的高温强度降低,其影响程度若以Fe2O3为1计并与Cr2O3、Al2O3、B2O3相比,依次为1:3:11:70。

镁砂中的矿物相除方镁石之外,按CaO/SiO2比值的不同可以形成多种硅酸盐矿物,它们对镁砂制品的性能有不同的影响(表1)。

按照镁砂的化学组分可预测镁砂制品的质量和相组成,在计算其相组成时,只有当镁砂原料的均匀性和物料煅烧温度足以使相组成达到平衡时,这时计算得到的相组成才会与实验结果相符,而且物料的纯度愈高则愈相符合。

菱镁矿煅烧至。700℃分解排出CO2,至1000℃左右煅烧成轻烧镁石(苛性氧化镁),俗称苦土粉,其质地疏松、化学活性大。继续升高温度至1700~1800℃以上,方镁石晶粒逐渐长大,体积收缩,密度增大,化学活性大为降低,即煅烧成为烧结镁砂。

镁砂中的方镁石晶粒之间的结构形式有两种:(1)硅酸盐结合(陶瓷结合):主晶相之间由低熔点的晶质或非晶质的硅酸盐联结在一起,是在液相参与下完成烧结的;(2)直接结合;高熔点晶粒相互直接接触所形成的一种结合,属于固态烧结,一般无液相参与烧结。直接结合的镁质制品具有高的高温机械强度、抗渣性及体积稳定性。

镁砂中的镁铁矿(MgO•Fe2O3,MF)可与方镁石形成固溶体,在1000℃时MF溶于方镁石不到1%,在1800℃时溶解度无限增大。进入方镁石品格中的MF破坏晶格组织并增加内能,促使方镁石的结晶长大而提高镁砂的烧结性能。一些国家的镁砂性能见表2。

制造 根据原料的烧结特性和镁砂产品技术要求的不同,在镁砂生产工艺上可采用一步煅烧或是二步煅烧工艺。对于难烧结的原料则用二步煅烧工艺,以生产出高纯度、高密度的镁砂,其主晶相之间可达到直接结合。

一步煅烧 工艺流程为:原料(有一定粒度要求的菱镁矿石)→煅烧(在竖窑或回转窑内使用焦炭或无灰燃料,煅烧温度在1600℃以上)→成品检选→烧结镁砂。由于焦炭灰分中的SiO2污染,镁砂中含SiO2量增加2%左右。

二步煅烧 工艺流程为:原料(有一定粒度要求的菱镁矿石或提纯的精矿粉)→轻烧(于回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,使用无灰燃料经1000℃左右(煅烧))→磨细(细度愈细镁砂的密度愈高)→煅烧(在竖窑或回转窑内用无灰燃料煅烧、温度在1800℃以上)→烧结镁砂。中国镁砂的技术要求见表3。

用途 制造各种镁质耐火砖、不定形耐火材料。

展望 世界镁砂向高质量的高纯度、高密度发展,以提高镁质制品的抗渣蚀性和使用经济性。要求镁砂特性为:(1)纯度高,含MgO98%以上。(2)含R2O3低,以及尽可能低的含B2O3量,最好是无硼。(3)高的颗粒体积密度,达到3.4g/cm3以上。(4)高的CaO/SiO2比值,大于2。(5)方镁石晶粒尺寸大,在100~200μm以上。(6)方镁石晶相形成直接结合。

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