烧结镁砂的生产及品种分类
发布日期： 2017-09-22 00:00:00 阅读量（604） 作者：将菱镁矿、水镁石、海水及卤水氢氧化镁等原料在1600～1900℃下充分烧结而得的产物称为烧结镁砂。我国习惯上所称的烧结镁砂是由菱镁矿烧结而得，而把由海(卤)水氢氧化镁烧结而成的镁砂称为海水镁砂和卤水镁砂。由于镁砂的烧结程度较高，所以有时也称作死烧镁砂。
镁砂的主要矿物为方镁石，等轴晶系，体积密度3.56~3.65g·㎝-3，莫氏硬度5.5，熔点为2800℃，导热系数(1000℃)为6.7W/(m·K),线膨胀系数(20~1000℃)为14~15×10-6℃-1。
由于含有SiO2、CaO、、Al2O3、Fe2O3等杂质成分，镁砂中除方镁石外，还有镁橄榄石、钙镁橄榄石、镁硅钙石等硅酸盐矿物存在，降低镁砂高温性能。
(一)烧结镁砂的生产
烧结镁砂所用的原料为有一定粒度要求的天然菱镁矿石或经选矿提纯的菱镁石精矿粉。根据原料的烧结特性和对镁砂的技术要求的不同，镁砂的生产有一步锻烧和二步煅烧工艺。
一步锻烧：采用有一定粒度的菱镁矿石，以焦炭或其它无灰燃料在竖窑或回转窑中锻烧至1600℃以上，出窑后经拣选而得到烧结镁砂。由于焦炭灰分中SiO2的污染，镁砂中SiO2含量增加2%左右。
二步锻烧：以菱镁矿石或精矿粉为原料，首先使用无灰燃料在回转窑、或悬浮焙烧窑、或多层炉、或沸腾炉、或反射炉内经1000℃左右的轻烧(第一步)，形成活性很大的轻烧镁粉。有时在轻烧后还考虑对轻烧镁粉进行细磨。对轻烧镁粉进行压球，再将球坯在竖窑或回转窑中以无灰燃料锻烧至1800℃以上死烧(第二步)，而得到高密度的镁砂。
第一步通常是为了完成某种化学反应或者提高原料的反应活性;第二步是为了完成烧结过程以达到理想的密度与显微结构。第二步的死烧系固相反应，体积扩散是主要烧结机理。二步缎烧工艺中的死烧温度可比一步法降低100～200℃，同时镁砂的体积密度也较高。结果对比列于表1中。
表1 煅烧工艺对镁砂质量的影响
(二)烧结镁砂的品种
除普通镁砂、中档镁砂外，经常提到的还有高纯镁砂、大结晶镁砂、镁钙砂(高钙镁砂)、镁硅砂(高硅镁砂)以及镁钙铁砂等。这些品种并不是截然分开的，比如有些高纯镁砂本身的方镁石结晶尺寸较大，又可算作大结晶镁砂。
普通镁砂的MgO含量通常为87%～95%，颗粒体积密度≤3.30g·㎝-3，SiO2含量≤2%，Fe2O3<10%。其中的方镁石结晶20～100µm。普通镁砂一般以菱镁矿为原料，由于杂质含量较多，多采用一步锻烧法工艺。
中档镁砂，因压球成型又称球砂，其MgO含量通常为94%～97%，颗粒体积密度≥3.30 g·㎝-3。其中的方镁石结晶20～120µm。优质镁砂通常也以菱镁矿为原料，采用二步锻烧法工艺。
高纯镁砂是相对于普通镁砂而言的。它经常用特级菱镁矿、菱镁石精矿粉或海水Mg(OH)2经二步锻烧工艺制成。对高纯镁砂的质量的要求是：①镁砂中MgO≥98%，SiO2含量小于0.4%，尤以小于0.1%者为佳。由于杂质少，方镁石晶间无硅酸盐相，经高温死烧而形成直接结合。②体积密度的要求一般在3.35～3.40g·㎝-3以上。体积密度是评价镁砂质量很重要的指标，可以反映出镁砂的烧结程度。③高纯优质镁砂CaO/SiO2比值应不小于2。CaO/SiO2比值较低时，镁砂烧结时易产生低熔点相，形成包围方镁石晶粒的液膜，阻碍直接结合的形成;比值大于2时，则形成C2S和C3S等高熔点矿物。⑤形成大结晶方镁石。镁砂中方镁石晶体尺寸10µm，镁砂质量一般;60µm的比较好;对于优质产品来说应不小于100µm;150～200µm的质量最好。
国家标准GB 2273-1998对耐火材料用各等级烧结镁砂性能指标的规定，高牌号的烧结镁砂对CaO/SiO2比值要求不小于2，见表2。
表2 烧结镁砂的性能指标
注：①MS88及MS83牌号为冶金用烧结镁砂。
镁铁砂(高铁镁砂)由高钙菱镁矿(CaO<6%)加入铁精矿或铁鳞经高温锻烧而成，主要用于电炉修补料。镁铁砂呈赤褐色、黑褐色，块状，密度3.58～3.61g·㎝-3，MgO在68%～78%，Fe2O3大于或等于10%，SiO2小于5%。镁铁砂中方镁石67%～72%，铁酸二钙10%～15%。铁酸二钙的溶液粘度很低，能够良好地润湿方镁石，在用于烧结平炉炉底时易于使炉底烧结成整体，寿命大幅度提高。
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