耐火材料用镁砂的分类及不同点

全球菱镁矿资源丰富，煅烧或电熔菱镁矿得到优异的镁砂原料是一种产量大、成本较低、应用最广泛的耐火原料。全球的镁砂生产应用中，轻烧镁砂的需求量远远低于重烧镁砂。镁砂在建材、汽车、航空航天、农牧业等领域都有应用，在钢铁冶金行业更是不可或缺的优质耐火原料。目前来看，全球对镁砂的需求量日益增加，生产高品位、高性能的镁砂对今后的发展至关重要，同时对低品位的矿石和镁砂的改进及利用是重中之重，节约能源走可持续发展道路。

镁砂根据生产方式的不同，其主要的分类有以下几种：

1.电熔镁砂：

将菱镁石置于电炉内，在2750℃的环境下炼化而得的氧化镁被称为电熔镁砂。一般拥有极强的耐高温性，不易被碱性物质所熔，在高温下不易被融化金属所侵蚀，常温下热传导性优良。其作为原料制作而成的高耐火材料碳镁砖(石墨和电熔镁砂构成)，被普遍应用于转炉炼钢和炉外精炼，熔炼周期更短、炉龄得以更长、钢的品质得到了提升。相比于以氧化铝为原料烧制的陶瓷，以其为原料制作的陶瓷在高温性能方面表现更为优异。总体上，相比于烧结镁砂，电熔镁砂具有晶粒更大、密度更高的优势，可以作为制作镁制耐材的优质原材料。

电熔镁砂

图1为电熔镁砂的显微结构图，其主晶相为方镁石，晶粒尺寸很大，最大的可以达到毫米级别。晶间的硅酸盐相呈薄膜状分布，薄膜厚度在1~10μm范围内，其组成多为CMS或C3MS2。晶界较细且较为平直。由于其晶间和晶内气孔很少、体积密度高、晶体尺寸大，具有很好的高温性能。

图1电熔镁砂的显微结构图

2.重烧镁砂：

也常称为低档镁砂，其生产制作是将块状的菱镁矿石，置于20～50m3左右的竖窑中，焦炭作为其燃料，用一步煅烧和人工出料的方式制出MgO含量为92%左右，体积密度在3.10g/cm3左右的镁砂产品。用这种方式生产出的镁砂价格低廉，在普通镁质烧成砖及不定形耐火材料的生产中作为主要原材料。

重烧镁砂

图2为重烧镁砂的显微结构图，主晶相均为方镁石，晶体尺寸较小，晶界较细且较为平直，晶间常伴随有硅酸盐相，成分多波动在C3S-C2S-C3MS2-M2S之间。方镁石晶粒之间多为硅酸盐结合，且硅酸盐相较多，晶间又有开口气孔，导致其高温性能比较差。

图2 重烧镁砂的显微结构图

3.中档镁砂：

中档镁砂是选取高品质的菱镁矿石经过轻烧、细磨、压球、煅烧等方法，从而提升了其致密和纯度的镁砂，其MgO含量≥95%、体积密度≥3.15g/cm3。体积密度一般在3.20～3.25g/cm3之间，被区分为94和95两个牌号。中档镁砂如今是镁砂品类当中的重要组成部分，其作为原材料被广泛应用于中档镁砖等烧成砖以及一些镁质不定形耐火材料中。

中档镁砂

图3为中档镁砂的显微结构图，主晶相方镁石，晶体多为浑圆状和不规粒状体，晶体尺寸较大，晶粒之间伴随着硅酸盐相，且以硅酸盐相的胶结结合方式为主，还要很多气孔，成分在C3S-C2S-C3MS2-M2S之间，性能较好。

图3 中档镁砂的显微结构图

4.高纯镁砂：

为了解决大结晶菱镁矿石不易烧结这一问题，我国普遍采用“二步煅烧”这一项工艺，制出的高纯镁砂MgO≥97%，体积密度≥3.25g/cm3。所以，我国现阶段普遍使用将优质菱镁矿石用以煤气为燃料的反射炉轻烧，然后用雷蒙机细磨轻烧镁粉，再使用高压压球机以干法压球的方式，最终以1500℃～2000℃的温度放置在高温竖窑内煅烧，从而制得高纯镁砂的这一方法，其制得的高纯镁砂MgO含量为97%，体积密度介于3.25～3.30g/cm3之间。目前高纯镁砂被分为97和98两个牌号，国内这一产品的产量并不稳定，在辽宁省内能产出MgO≥97.5%，C/S≥2，体积密度≥3.30g/cm3的高纯镁砂的厂商为数不多。

图4 高纯镁砂的显微结构图

图4是高纯镁砂典型的显微结构。主晶相方镁石晶粒以多边形形式存在，方镁石晶粒边界趋笔直，硅酸盐相包括气孔处于方镁石晶粒交界处呈孤立状，主晶相晶粒呈直接结合。方镁石相粒径大小，形状与分布，硅酸盐相矿物的组成及分布特征等对材料的高温结构强度，耐侵蚀性和抗热震性等都有重要影响。