镁质耐火材料

第一讲镁质耐火材料的基本概念及选矿技术路线

一、镁质耐火材料定义及常识

以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%以上的耐火材料。属于碱性耐火材料。

镁质耐火材料的耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。镁质耐火材料主要用于平炉、电炉、氧化转炉、水泥窑、有色金属冶炼炉和碱性耐火材料的煅烧窑等。

在我国菱镁矿主要产在辽宁南部，大石桥与海城一带，因此这一带的相关企业比较多。

方镁石熔点为2800℃。我国制造镁砖的主要原料是烧结镁砂，对其要求化学成分和烧结程度。一般以密度衡量烧结程度，也可用重烧收缩、水化性能、镁砂的外观颜色来衡量。随着近年来镁砂品质的下降，97高纯的密度要求下降，要求值大于3.22g/cm3。

纯菱镁矿煅烧后为白色，由于铁氧化物的影响，染成褐色、棕褐色，SiO

2

含

量高者趋近于白色，Fe

2O

3

含量高者趋近于深褐色，含CaO高的趋近于黑色。

二、MgO材料中各种杂质元素对耐火材料的影响。

表5—5 与方镁石处于平衡的13个矿物的熔点

矿物MF CMS MA M2S C3MS2C2S C4AF CA C5A3C3A C3S CaO C2F

熔点℃

1750

不一致

1498

不一致

2130 1890 1575 2130 1415 1600 1485

1545

不一致

1900

分解

2570 1435

C/S

分

子

量

比

0 0—1 1 1—1.5 1.5 1.5—2 2 2—3 3

C/S

质

量

量

比

0 0---0.93 0.93 0.93---1.4 1.4 1.4---1.87 1.87 1.87—2.8 2.8

相

组

合

MgO

M2S

MgO

M2S

CMS

MgO

CMS

MgO

CMS

C3MS2

MgO

C3MS2

MgO

C3MS2

C2S

MgO

C2S

MgO

C2S

C3S

MgO

C3S

固

化

温

度

1860 1502 1490 1490 1575 1575 1790 1790 1850

备注：CA 铝酸钙C3MS2镁蔷薇辉石

M2S 镁橄榄石C2S 硅酸二钙

CMS 钙镁橄榄石C3S 硅酸三钙

C4AF 铁铝酸四钙C5A3 三铝酸五钙

MK 镁铬尖晶石MA 镁铝尖晶石

MF 镁铁尖晶石

结论：

1、高MgO时（MgO>96%）

CaO/SiO2≥2(分子量比),除MgO物相外只有C2S高温相存在，如CaO/SiO2<.1.87(质量比)时，有低温相CMS存在，高温性能下降，CaO不是有害杂质，其次为Fe2O3与Al2O3。（分子比C/S=2与质量比C/S=1.87是同一概念）2、低MgO（Mg<96%）

不要求CaO/SiO比，SiO2不限，CaO为有害杂质。CaO全部形成C2MS2与CMS，使物系高温性能下降，其次Fe2O3、Al2O3也为有害杂质相。

在低CaO体系中SiO2全部形成M2S，系高温晶相，所以在低MgO体系中不限止SiO2绝对量。

镁质耐火材料的化学组成及C/S决定着材料的平衡矿物组成。这一规律性能使我们从已知的化学组成，较为精确在预计产品的平衡矿物组成，进而分析出产品的性能，反之也能精略地设计具有预期性能材料的化学组成和配料比。

Al2O3、Cr2O3、Fe2O3对MgO矿物的影响：这些R2O3的加入会降低最大强度值，且使达到最大强度的C/S的值降低。当C/S增加到超过最佳比值后，形成了低熔物，铁酸钙、铝酸盐和铬铁矿，会使强度下降。

从抗渣性考虑，对镁质材料来说，高的C/S也是需要的，因为在氧气转炉中使用时，C/S比高的镁砖对初期渣（氧化硅含量高）的抗侵蚀性更好，另外在热面上SiO氧化生成SiO2，进入含碳质耐火材料的工作层内，高的C/S比也可阻止靠工作层的硅酸盐的C/S比的降低。

抗渣性主要取决于制品的组织结构和化学组成，特别是结合物的组成。在一般情况下，以CMS为结合物的比以C2S和M2S为结合物的制品要致密，但CMS 始熔温度较后者低，而且C2S和M2S对碱性和铁渣的化学稳定性高，所以，以C2S和M2S为结合物的制品的抗渣性更好。

镁质耐火材料的主晶相为方镁石，结合相中则以所谓的第二固相的耐火矿物为主。若结合相以低熔点矿物为主，则性能低。主晶相决定镁质材料的高耐火、抗碱性渣、铁渣性能好的特点。而结合物的性质及分布往往成为制品的薄弱环节，决定制品优劣的关键。

三、对选矿路线的要求：

对选矿工艺最基本的要求是：

1、第一次反选最大比例选出特级矿粉（比如70%）

2、为充分利用尾矿粉，采用正选方法降低尾矿CaO含量，以保证下级粉高温性能。

3、选矿水最大程度的回用。

附件一.特种烧结镁砂选矿技术要求

附件二.预设计选矿技术路线A

附件三.预设计选矿技术路线B

四、中矿粉品种：

分选中矿粉可能有如下品种：

（一）按计划的选矿路线产生以下品种：