碱性耐火原料——菱镁矿的简介

      我国菱镁矿资源比较丰富，但多年来过度开采导致菱镁矿品位不断下降，生产的镁砂中氧化镁含量越来越低，产品质量越来越差，远不能满足钢铁行业的要求。由于优质资源的减少及冶炼技术对耐火材料要求的提高，未来用于制作高档耐火制品的原料将向高纯度、系列复合方向发展。由于受到我国菱镁石性质及现有生产工艺的限制，目前国内出口的一级高纯镁砂的技术指标为：ω(MgO)=97.5%～98%，ω(CaO):ω(SiO2)>2，体积密度≥3.30g·cm-3，与世界先进水平之间存在着一定的差距，而且随着钢铁产业对镁砂的要求越来越高，我国现有的镁砂质量已经满足不了消费者的需求。体积密度≥3.40g·cm-3，ω(CaO):ω(SiO2)>2，氧化镁含量不低于98%的高纯优质烧结镁砂需求量增多，国内外越来越重视高纯镁砂产品的研究。

　　1、晶体结构及性质

　　菱镁矿(MgCO3)是常见的碳酸盐类矿物，和方解石CaCO3、白云石CaMg(CO3)2、菱锌矿ZnCO3、菱铁矿FeCO3、菱锰矿MnCO3、菱钴矿CoCO3等无水碳酸盐矿物一起在矿物学上统称为方解石族矿物。方解石族矿物结晶构造相似，阳离子半径相近，能形成广泛的类质同象，在物理性质上又有相似性，常常密切共生和混杂在一起。

　　2、化学成分和矿物组成

　　晶质菱镁矿的主要化学成分为MgO，次要成分为CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3。MgO含量一般为35%～47%，CaO为0.2%～4%，SiO2  为0.2%～8%，Fe2O3和Al2O3的含量一般在1%以下。微量元素有P、Mn、Zr、Cr、Ni等20多种，种类较多，但无经济价值。矿石中MgO、CaO、SiO2等化学成分的含量决定于矿石中的矿物成分。矿物中菱镁矿的含量决定MgO含量。矿石中CaO的含量决定于白云石，SiO2的含量决定于滑石、绿泥石、石英等。矿石中白云石增加则CaO增加，MgO相对减少。经过选矿后的晶质菱镁矿石，有害成分(CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2)明显降低，从而提高了MgO的含量。

　　3、煅烧的物理化学变化

　　菱镁矿的化学成分除MgO外，还含有Fe2O3、、Al2O3、SiO2、CaO等杂质，在煅烧过程中发生的基本物理化学变化：一是菱镁矿的分解，方镁石晶体的结晶长大;二是在高温作用下，杂质氧化物之间或杂质氧化物与MgO反应形成新的矿物，体积收缩并致密化。菱镁矿在煅烧过程中各种物相及其变化见表1。

　　菱镁矿在煅烧过程中的另一个重要现象就是母盐假象，即MgCO3分解后形成方镁石的微晶聚合体，但仍残留着母体菱镁矿颗粒的外形构造，其中除MgO微晶外还存在有大量CO2逸出后形成的空隙。母盐假象是阻碍镁砂烧结的一个重要因素，氧化镁烧结性能之间的差异在很大程度上取决于母盐假象的存在及其稳定性。加热过程中假象颗粒内方镁石微晶之间的空隙，随着方镁石晶粒长大而趋于减少，最后成为较为致密的整体。但是假象颗粒间残存的空隙，却难以消除，致使进一步致密化很困难，母盐假象比较明显的物料，其颗粒体积密度明显减小。