浅析镁砂组成结构与性能的关系

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1、浅析镁砂组成、结构与性能的关系原料是制造（生产）耐火制品的基础，只冇性能穂定的原料，辅以稳定的生产工艺过程，才能制得性能稳定的制品。镁质耐火原料，可通过其化学矿物组成，显微结构和一些工艺性质对其质景做出评价。原料的性质和质量，不仅影响制品的性质和使用效果，也决定着生产工艺技术参数的选择，因此，无论从生产和使用角度，都应对耐火原料有较为深入的Y解和研究。我W镁砂的基本概况镁砂因其具冇良好的抗碱性渣侵蚀的能力，被广泛应用于生产镁碳砖,铝镁碳砖、镁铝尖晶石砖等碱性镁质制品中。通过对烧结镁砂体积密度、显气孔率和显微结构的研究及分析，可以系统

2、地了解烧结镁砂的微观结构与宏观性能之间的联系。我网每年生产菱镁矿1800万吨、镁砂1000万吨，占世界镁砂产量的80%左右。由菱镁矿生产镁砂的方法主要有烧结法和电熔法。菱镁矿煅烧后发生分解反应为MgC03—MgO+CO2、35O°C丌始反应，在550°C〜650°C环境下反应激烈，到1000°C分解完全。此时的MgO质地疏松，化学活性很大，称为轻烧MgO（活性MgO）。由于其煅烧后由块状变为粉状，又称为轻烧MgO粉。温度继续升高，MgO晶体长大，晶格缺陷得到校正，化学活性变小，体积收缩,结构致密，此时约150（TC〜1600°C，称

3、为烧结MgO或“死烧”MgO。工业上称为镁砂。判断镁砂的烧结情况可以用密度、重烧收缩、水化性能和灼减来衡量。沸腾炉、悬浮炉生产的镁砂一般活性较高，隧道窑、反射窑生产的一•般活性较低，回转窑生产的活性介于前二者之间。目前镁砂的分类如下：烧结镁砂分为普通镁砂、中档镁砂、高纯镁砂，电熔镁砂分为普通电熔镁砂、大结晶电熔镁砂。此外，还有海水镁砂和卤水镁砂。镁砂的性能。方镁石膨胀系数较大（14X10-6〜15X10-61-1），化学性质稔定，在1540°C以卜与各种耐火材料（除硅砖）不起反应或反应微弱，对含有CaO和FeO的碱性炉渣有极好的抵抗

4、能力。方镁石在高于2300°C吋易挥发（熔点2800°C）;高温下易被碳还原成佥属镁；在空气中，特别是在潮湿空气中，方镁石易水化而生成Mg（011）2。镁砂的结晶尺寸。镁砂的结晶尺寸一般，各品种结晶尺寸如下：轻烧镁粉小于3um,烧结镁砂40um〜200um,电熔镁砂200um〜1500um（或大于5000um）。镁砂的颜色。镁砂尤其是纯净方镁石无色，随着铁含量的增加，颜色由无色变为黄色至褐色。镁砂中方镁石晶粒间结合方式分为：硅酸盐结合(胶结结合)与直接结合。镁砂的化学组成。主耍成分为MgO,次耍成分包括CaO、Si02、Fe2O3、

5、A1203；矿物组成：主要矿物为方镁石M(2800°C),次要矿物与次要成分CaO和Si02的相对含量有关，即与CaO/SiO2比例有关系。烧结镁砂的性能在烧结镁砂中，普通镁砂和中档镁砂都属于胶结结构。根据显微结构图片，中档镁砂颗粒为浑關状，晶间胶结物较多，其体积密度平均为3.06g/cm3,气孔率12.21%,晶粒大小为95.43um，晶界宽度10.19um，气孔大小24.74um。高纯镁砂属于直接结合结构，其晶间胶结物较少，其体积密度平均为3.17g/cm3,气孔率2.23%〜3.18%;晶粒尺寸范围为46.13um~74.96

6、um,平均为70um;晶界宽度范围为4.60unT5.94um，平均为5.2um;气孔范围为10.07um〜20.94um,3

7、z均为15um。高纯镁砂晶界屮的硅酸盐相少，主要为高熔点相C2S,屮档镁砂晶界屮的硅酸盐相较多，主要为低熔点相CMS。电熔镁砂的性能电熔镁砂是由天然菱镁矿、轻烧镁粉或烧结镁砂在电弧炉中经2750°C以上的高温熔融而成，其强度、抗侵蚀性及化学惰性均优于烧结镁砂。电熔镁砂其宥品体发育良好、晶粒粗大、均质性好、方镁石直接接触程度较高等优点，但是很脆。其妞微结构特点是晶界窄、气孔低。研究人员选取人石桥、海城几个人型

8、主要生产电熔镁砂的厂家不M部位的电熔镁砂进行分析，调杳了几个典型厂家电熔镁砂的体积密度、显气孔率和几个典型厂家电熔镁砂的成分含量。根据上述结果，研究人员选取熔炼镁砂坨不同部位的试样，进行显微结构分析，编号依次为距沱中心0mnT200mm处的试样a、距沱中心200mm、00mm处的试样b、距沱中心500mm〜600mm处的试样c、距沱中心力600mm〜800mm处的试样do由电熔镁砂的晶粒特征可见，距坨中心0mnf200mm处的试样a晶粒大小不等，相对比较小，形状不规则，存在浑圆状晶粒;距坨中心200醐〜500醐处的试样b，晶粒大小不

9、均匀，但是晶粒形状多为六边形，3个晶粒的交界处多为120°角，边界多为直边；距坨中心500mnf600mm处的试样c,晶粒细小，比较均匀；距坨中心为600mnT800mm处的试样山也就是皮砂层，晶粒均匀且非常小，皮砂层与里面纯度相对较