鎂橄欖石耐火材料

1、鎂橄欖石耐火材料 演講人：張寧6.3鎂橄欖石耐火材料6.3.1 鎂橄欖石耐火材料的主要組成6.3.2 鎂橄欖石耐火材料的生產(chǎn)特點6.3.3 鎂橄欖石耐火材料性質(zhì)與應(yīng)用6.3.1 鎂橄欖石耐火材料的主要組成 鎂橄欖石耐火材料是以鎂橄欖石為主晶相的耐火材料。多用橄欖巖和純橄欖巖等作為主要原料制成。其中經(jīng)成型的制品稱為鎂橄欖石磚。主要組成 以鎂橄欖石2MgOSiO2（簡寫成M2S）作為主要組成耐火材料稱為鎂橄欖石質(zhì)耐火材料。材料中的MgO含量37%62%，mMgO/mSiO2波動于0.952.00。 在鎂橄欖石質(zhì)耐火材料中除主要結(jié)晶相M2S外（含量65%75%），還有相當(dāng)數(shù)量約15%的鐵酸鎂及其他礦

2、物。M2S的結(jié)晶顆粒很大并形成結(jié)構(gòu)骨架。其他礦物不是以結(jié)合物形式存在，而是以包裹體的形式存在于鎂橄欖石晶體的裂縫之中。因此，鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的性質(zhì)主要取決于鎂橄欖石的性質(zhì)。 純凈的鎂橄欖石熔點為1890，是MgO-SiO2系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的耐火相。6.3.2 鎂橄欖石耐火材料的生產(chǎn)特點6.3.2.1 原料及性質(zhì)（1）橄欖巖 定義：以橄欖石為主要礦物組成的無水硅酸鎂。分子式：2(MgFe)OSiO2 不需煅燒直接使用含F(xiàn)eO10時 不能用來做高耐火原料，因液相線急劇成因：地殼深處或來自地幔的熔融巖漿受某些地質(zhì)構(gòu)造作用的影響，侵入地殼中或上升到地表面凝結(jié)成巖漿型礦石。原料及性質(zhì)2）蛇紋巖定義：以蛇

3、紋石為主要礦物組成的硅酸鎂。分子式：3MgO2 SiO22H2O成因：橄欖巖風(fēng)化后3(Mg 3FeSi2O8 )+6H2O+1/2O23H4Mg2Si2O4+Fe3O4種類：葉、纖維、膠狀。 硬度：34，d=2.5-2.63）鈍橄欖巖處于向蛇紋巖轉(zhuǎn)變過程中的橄欖巖。比重2.8，硬度6.5。4）滑石以3MgO4SiO2H2O為主要礦物組成的巖石。原料的加熱物理化學(xué)變化（1）橄欖巖在氧化性氣氛下，其中FeO+O2Fe2O3 ，顆粒膨脹破壞。1100，高鐵玻璃形成，M 2S進(jìn)行強烈，結(jié)晶（2）蛇紋巖600700開始脫水，1300，M2S和MS開始結(jié)晶。開始結(jié)晶（3）鈍橄欖巖1500同M2S，1500

4、后才開始燒結(jié)（4）滑石 加熱至1000下脫水，晶格破壞由于方石英存在，滑石燒結(jié)性能差。耐火度低（1500-1550）不能作為耐火材料 3）鎂橄欖石質(zhì)制品的生產(chǎn)原理 最有害雜質(zhì)：CaO、Al 2O3（1）鎂砂加入的作用 保證原料中雜質(zhì)CaO、Al2O3、Fe 2O3 M 2S、MF、MA、 CMS，向MgO側(cè)靠。鎂砂應(yīng)在10%-15%以上，甚至達(dá)20%-25%，細(xì)粉形式4）鎂橄欖石質(zhì)制品的生產(chǎn)工藝要點與鎂磚生產(chǎn)類似（1）原料 橄欖巖； 鈍橄欖巖（MgO較高）； 蛇紋巖（FeO10）（2）預(yù)燒鈍橄欖巖、蛇紋巖在14501500煅燒成熟料（3）粉料加工臨界顆粒32mm 細(xì)粉多，有利于充分轉(zhuǎn)化。（4）

5、配料加入鎂砂（通過計算），以細(xì)粉（MgOM 2S73）形式也可用輕燒MgO粉結(jié)合劑：紙漿廢液（d=1.161.20），鹵水，木糖漿或糖漿。（5）成型3000KN壓力機（6）干燥低溫大風(fēng)量（7）燒成雜質(zhì)多，平裝，1m高，氧化氣氛，1550燒成6.3.3鎂橄欖石耐火材料性質(zhì)與應(yīng)用 熔點高（1890） 沒有同質(zhì)異相轉(zhuǎn)變 荷軟高（16501700，甚至更高），甚至更高） 抗氧化鐵渣能力強，但對抗CaO渣侵蝕能力差 熱穩(wěn)定性較鎂磚好 熱導(dǎo)率低于方鎂石（約為方鎂石的1/3-1/4） 鎂橄欖石具有很高的荷重軟化溫度，加鎂砂的制品開始變形溫度可達(dá)16501700，甚至更高。鎂橄欖石制品抵抗熔融氧化鐵作用的能力

6、較強，但對CaO的抵抗作用較弱而抵抗粘土質(zhì)及高鋁質(zhì)物料的能力更弱。其抗熱震性較普通鎂磚好，其缺點是氣孔率高，在氣氛變化條件下使用時結(jié)構(gòu)易松散等。其質(zhì)量指標(biāo)一般波動如下： 耐火度/ 1 8301880 0.2MPa荷重變形開始溫度 15801620 破裂溫度/ 16501710 顯氣孔率% 2628 體積密度gcm-3 2. 352. 42 耐壓強度/MPa 2.03.0 抗熱震性次 514 重?zé)湛s（1700保溫2h）% 0.81.4 鎂橄欖石耐火材料主要應(yīng)用于平爐蓄熱室格子磚、鑄錠用磚、加熱爐爐底以及在煉銅護(hù)中也有較好的使用效果。 三、國內(nèi)外橄欖石的生產(chǎn)和應(yīng)用狀況 擁有橄欖石資源的有7個國家

7、。近20年來其開發(fā)應(yīng)用由1979年的10t/年左右發(fā)展到1100萬t/年。 （1）作鑄造用砂 鑄造常用硅砂，但在生產(chǎn)高錳鋼或較厚大鑄鋼件時，易產(chǎn)生嚴(yán)重夾砂。因此，要用價格貴得多的特種鋯砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂來代替。如用橄欖石砂不僅可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件，而且價格遠(yuǎn)比特種砂便宜。因而橄欖石砂的用量呈增長勢頭。美國鑄鋼用M2S砂一直穩(wěn)定在4.5-5t/年，日本約3-4萬t/年，原蘇聯(lián)用于鑄造的M2S砂達(dá)150t/年。 （2）作為冶煉鑄鐵時的添加劑，可提高鐵小質(zhì)量、節(jié)省焦炭。歐洲每年的消耗量為150-180t. 作耐火材料及其制品，其用量相當(dāng)大。 我國已開發(fā)利用的橄欖石資源有3處，由于品種不同，其用途多異。

8、 （1）遼寧省營口大石橋的苦閃橄欖石，儲量約3000t。主要用途是經(jīng)燃燒后作耐火材料使用。 （2）河南與陜西省交界的商洛山區(qū)也產(chǎn)鈣鎂橄橄欖石，儲量約5億t.由于硬度低，原礦中CaO、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特點，因而不適用作耐火材料。經(jīng)水洗處理后可作復(fù)用性差的鑄鋼用砂，或當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑用。 （3）湖北宜昌太平溪的純鎂橄欖石巖，已探明總儲量約5億t。由于原礦中M2S的礦物成分含量高、硬度高、影響耐火度的有害雜質(zhì)含量極低，因而一種優(yōu)質(zhì)的合金鋼造型砂材料和良好的耐火材料。也可當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑。1995年出口韓國，被指定為“質(zhì)量免檢原料”。最近應(yīng)用進(jìn)展： 采用鎂橄欖石取代鎂砂，降低成本；采用鎂橄欖石取代鎂砂，降低成本； 利用鎂橄欖石