燒結菱镁砂。
通常燒結菱镁砂是用菱镁矿在立窑和回转窑中直接煅烧的产物。根據MgO質量分數標定鎂砂等級,一般最高等級可達w(MgO)=98%。中國鎂砂基地主要在遼寧以南,品質純正。原料中的主要雜質是SiO2和CaO,Fe2O3的質量分數不高。燒結鎂砂按制備工藝和氧化鎂質量分為重燒鎂砂、中級鎂砂和高純鎂砂。
下表為常見燒結鎂砂的物理化學指標
類型 | w(MgO)/% | w(SiO2)/% | w(CaO)/% | CaO/SiO2 摩爾比 | 體積密度/g-cm3 |
MS98A | ≥97.7 | ≤0.3 | ≥3 | ≥3.40 | |
MS98B | ≥97.7 | ≤0.4 | ≥2 | ≥3.35 | |
MS98C | ≥97.5 | ≤0.4 | ≥2 | ≥3.30 | |
MS97A | ≥97.0 | ≤0.5 | ≥2 | ≥3.40 | |
MS97B | ≥97.0 | ≤0.6 | ≥2 | ≥3.35 | |
MS97C | ≥97.0 | ≤0.8 | ≥3.30 | ||
MS96A | ≥96.0 | ≤1.0 | ≥3.30 | ||
MS96B | ≥96.0 | ≤1.5 | ≥3.25 | ||
MS95A | ≥95.0 | ≤2.0 | ≤1.6 | ≥3.25 | |
MS95B | ≥95.0 | ≤2.2 | ≤1.6 | ≥3.20 | |
MS93A | ≥93.0 | ≤3.0 | ≤1.6 | ≥3.20 | |
MS93B | ≥93.0 | ≤3.5 | ≤1.6 | ≥3.18 | |
NS90A | ≥90.0 | ≤4.0 | ≤1.6 | ≥3.20 | |
NS90B | ≥90.0 | ≤4.8 | ≤2.0 | ≥3.18 |
1.重燒鎂砂。
重燒菱镁砂是菱镁矿、菱镁矿、海水和盐水氢氧化镁等原料在1600~1900℃充分烧结而得到的产品。燒結鎂砂是以中國的菱鎂石為原料燒結而成。利用MgO質量分數大於46.0%的菱镁石塊礦與固體燃料塊混合,入立窯煆燒生產菱镁砂。氧化鎂的質量分數為 89%~98%。由於菱镁砂燒結度高,故有時也稱為死燒菱镁砂。
下表為典型重燒鎂砂的技術指標
化學成分(質量分數)/%
IL | SiO2 | CAO | 氧化鎂 | Al2O3 | Fe2O3 | 體積密度/g-cm-3 |
0.27 | 3.87 | 1.86 | 92.48 | 0.62 | 0.90 | 3.16 |
重燒菱镁砂的顯微結構特徵是以菱镁石為主晶相,晶體多呈圓形及不規則粒狀。其晶體大小和形狀取決於原料的純度和燒結溫度。一般而言,重燒菱镁砂中的菱镁矿晶体尺寸较小,在20~60μm之间。晶間相常伴有矽酸相,成分在C3S-C2S-C3MS2-M2S之間浮動。菱镁矿一菱镁矿间硅酸盐相的胶结为主。晶間開孔較長。
2.中級鎂砂。
使用氧化鎂質量分數大於46.5%的鎂鐵礦,經反射爐輕燒,再細磨、加水混合、壓球、與固體燃料塊混合後入立窯煆燒生產鎂砂。氧化鎂質量分數約為95%,又稱中程鎂砂。
下表為典型中級鎂砂的技術規格
化學成分(質量分數)/%
IL | SiO2 | CAO | 氧化鎂 | Al2O3 | Fe2O3 | 體積密度/g-cm-3 |
0.50 | 1.95 | 1.58 | 94.63 | 0.34 | 1.00 | 3.17 |
中級菱镁砂的顯微結構特徵為主晶相為菱鎂鐵,晶體多為圓形及不規則粒狀體,晶粒大小多在50~100μm之間,晶間常伴生矽酸相,成分在C3S-C2S-C3MS2-M2S之間波動。方菱镁矿一菱镁矿之间主要以硅酸盐相胶结结合,晶体间多有开放孔隙。
3.高純度鎂砂。
利用氧化鎂質量分數大於47%的鎂礦,以輕燒得到的高純度好的輕燒鎂粉為原料,經細磨、乾壓球、入超高溫油立窯煆燒生產氧化鎂質量分數為96.5%至98%的鎂砂,稱為高純鎂砂。
下表為典型的高純度鎂砂技術指標
化學成分(質量分數)/%
IL | SiO2 | CAO | 氧化鎂 | Al2O3 | Fe2O3 | 體積密度/g-cm-3 |
0.30 | 0.70 | 1.35 | 96.90 | 0.25 | 0.80 | 3.20 |
高純度菱镁砂的顯微結構是以菱镁晶體為主晶相。結晶尺寸在 30~100um 之間。晶內、晶間多圓閉孔隙,孔徑多小於 10μm。晶間矽酸鹽較少。
4.海水鎂砂。
海水和鹽水中含有可溶性的鎂鹽,用化學和熱分解的方法生成氧化鎂,經高溫煆燒成海水鎂砂和鹽水鎂砂。海水和鹽水與鎂砂相比,海水和鹽水屬於可再生资源,而鎂砂屬於不可再生資源。
中國由於菱鎂礦儲量豐富,長期以來冶金企業主要以從菱鎂礦中生産鎂砂爲主,且以低品位鎂砂爲主。采用两步煅烧法,可生产出纯度接近97%的高纯镁砂,至今仍难以采用重烧法生产出不低于99%的超高纯镁砂。
因此,从我国的实际情况来看,采用单一物理方法从大于98%的矿石中大量生产高纯镁砂,特别是不小于99%的超高纯镁砂还比较困难。而从海水中,特别是从卤水中生产高纯和超高纯镁砂显然要容易得多,它比从菱镁矿中生产高纯镁砂更有优势。海水鎂砂的MgO質量分數可達99.5%,一般海水鎂砂也在98%至99%之間。
下表顯示海水鎂砂的典型技術規格
IL | SiO2 | CAO | 氧化鎂 | Al2O3 | Fe2O3 | 體積密度/g-cm-3 |
0.25 | 0.23 | 0.53 | 98.85 | 0.03 | 0.11 | 3.20 |
海水菱镁矿砂的典型显微结构特征是主晶相菱镁矿晶体尺寸均匀,质地纯净,物质多晶界和微孔结构。菱镁矿晶体通常在30-50μm,晶间硅酸盐相较少,晶体间多直接结合,晶内、晶间多闭孔,孔隙大小均匀,孔径大多在5μm以下。
嘉里耐火材料製造商以鎂為原料生產的鎂磚有:普通鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚、鎂碳磚、直接結合鎂鉻磚等;鎂質耐火澆注料有:鋁鎂(鋁尖晶石)耐火澆注料、鎂質輕質絕緣澆注料等。