镁砂原料的矿物组成

镁砂又称烧结镁砂。是菱镁矿、水镁石、海水氧化镁等原料在1600~1900C下充分烧结的产物。其中由天然矿石烧成的称为烧结镁石；由海水氧化镁烧成的称海水镁砂。可在竖窑、回转窑中经过一次烧成或采用二步锻烧法烧成。主要成分为氧化镁，另外还含有少量SiO2、CaO、Fe2O3和B2O3等。主晶相为方镁石。密度3.50~3.65g/cm3。晶粒尺寸为0.02~0.05mm。颜色黄到褐色。具有良好的抗碱性渣侵蚀的能力。
 
1.轻烧镁石与烧结镁石
 
菱镁矿经800~1000C锻烧的产物为轻烧镁石；经1600~1900C充分烧结的产物为烧结镁石。
 
2.烧结镁砂的C/S比值与矿物组成的关系
 
镁砂中的杂质，来源于菱镁矿石。主要杂质是CaO、Fe2O3、A12O3、SiO2,由于杂质的存在，烧结镁石中的矿物除方镁石外，还有其他矿物。所形成的其他矿物视杂质含量而定，主要取决于C/S比值（CaO/SiO2)。
 
3.烧结镁砂的化学成分
 
烧结镁砂的化学成分以MgO为主，次为SiO2、CaO。
 
4.镁砂的技术条件
 
适用于制造镁质耐火材料用的烧结镁砂。
 
现行国家行业标准规定：
 
优质镁砂按理化指标划分为五个牌号：MS-98、MS--97a、MS-97b、MS96a、MS96b。优质镁砂不得混入欠烧品和杂质。颗粒组成为：0~30mm,其中小于1mm者不大于5%。


 
5.电熔镁砂
 
电熔镁砂又称电熔氧化镁。它是将菱镁矿或烧结镁砂在电弧炉中，经2500C左右的高温熔融，冷却后再经破碎而得的产品。其纯度依原料纯度而异。
 
电熔镁砂的主晶相为方镁石。方镁石因从熔体中结晶出来，所以品体粗大，晶体直接接触程度高，结构致密，高温体积和化学稳定性好，在大气中抗水化性和抗渣性都较好。在氧化气氛中，能在2300C以下保持稳定，质纯者高温力学性能也较好，可用作高档镁碳砖的主体原料。
 
6.海水镁砂
 
海水镁砂是由海水氧化镁经高压成球或团块，再经1600~1850℃爆烧而成的死烧镁码海水中金属元素除钠以外，镁是最丰富的。每吨海水中含有2g氧化镁。
 
(1)海水镁砂的化学、矿物组成
 
海水镁砂的纯度较高，MgO含量大于95%,杂质有Al2O3、SiO2、Fe2O3、B2O3等。前三种杂质来源于沉淀剂白云石或石灰。B2O3是强熔剂。它对镁砂高温强度的影响比A12O3、CrO2、Fe2O3等氧化物危害性最大，其危害比率依次约为70:11:3:1。目前高纯度的海水镁砂B2O3小于0.1%。
 
海水镁砂的主晶相是方镁石，硅酸盐相可通过调整钙硅比（C/S)进行适当控制，或加入其他物质以获得不同成分的镁砂。
 
海水镁砂体积密度高，气孔率低，其方镁石晶粒直径大，晶界数目少，因而高温力学性能好。
 
7.镁砂主晶相——方镁石的性质
 
纯方镁石无色，但因MgO-FeO形成连续固溶体，颜色发生变化，随着FeO固溶量的不同，颜色的变化为无色一黄色一褐色一甚至暗黑色。
 
方镁石常呈立方体、八面体或不规则粒状，立方体解理完全，密度3.56~3.65g/cm',硬度为5.5,熔点为2800C,在1300~2400C显著挥发：
 
MgO(s) Mg(g)1.0.(g)
 
MgO(s)=MgO(g)
 
热膨胀系数大（0~1500C).a=14~15×10*/C,并随温度升高而增大。100C时导热系数，入=34.3W/(m·K)(29.52keal/(m·h·C)),1100C时入-6.7W/(5.76kcal/(m·h·C)),随温度的升高而下降。弹性模量较大，E-2.1×10'MPa(21×10*kgf/cm2)。晶格能大3933.0kJ/mol(940kcal/mol)。化学性稳定，在高温时（1540℃）氧化镁和各种耐火材料之间（除硅砖）不起反应或弱反应，对含有CaO和FeO的碱性渣有极好的抵抗性，轻烧镁石在常温下易与水反应，并产生体积膨胀（W=77.7%)。在高温下，方镁石（MgO)与水蒸气有如下反应：
 
方镁石的晶粒尺寸随锻烧温度的提高和保温时间的延长而增大，相应地其抗水化性、抗渣侵蚀性等性能得到改善。生产中希望得到晶粒较大、彼此间接触程度较高的方镁石。
 
8.镁砂的选择
 
耐火材料的质量在很大程度上取决于原料的质量。制造镁碳砖等耐火材料所用的镁砂原料应满足如下要求：
 
1)镁砂中MgO含量要高。MgO含量高，杂质数量势必较少。从而结构中的硅酸盐相数量也较少，因此可以降低方镁石晶体被硅酸盐分割的程度，即提高镁砂颗粒中方镁石晶粒间的直接结合，减弱熔渣对晶界的渗透。
 
2)高的钙硅比（C/S)
 
3)低B2O2含量
 
4)烧结程度好，从而使镇砂具有高体积密度、低气孔率和方镁石结晶大、晶体发育好的特点。