镁砂

镁砂，又称烧结镁砂，是由 菱镁矿 、水镁矿或通过海水与 石灰乳 反应制得的 氢氧化钠 （ 氢氧化镁 ）经高温煅烧而成，具有较强的水化能力。主要用于制备 碱性耐火材料 ，如镁砖和 镁铝砖 ，含杂质较多的用于铺设炼钢钢炉底。

通识

镁砂可分为天然镁砂和海水镁砂或称合成镁砂两大类。天然镁砂主要 来自天然菱镁矿，但因原矿质量制约，难以获得高纯优质产品，至今海水镁砂 已成为工业发达国家所用镁砂的主要来源。菱镁矿中MgO的理论含量是 47.3%，其余的杂质有CaO、SiO2、铁分等。菱镁矿在空气中加热到700℃~ 800℃分解，称为“轻烧 氧化镁 ”，进一步加热到1530℃以上则变成非活性方镁石成为硬烧氧化镁，称为“死烧镁砂”。工业生产用的合成海水镁砂是由海水和消化 白云石 制成的。将沉淀下来的Mg(OH)₂煅烧，得到MgO，用于不烧成砖 的合成镁砂中钙硅比为0.3~0.5，高纯海水镁砂的钙硅比在1.7以上，其高温强度最高。

性质

主要化学成分为MgO，矿物成分为 方镁石 立方晶系 ，密度3.56～3.65g/cm， 莫氏硬度 为5.5， 熔点 2800℃，在1800～2400℃显著挥发。纯方镁石无色，随着 FeO 、 CaO 含量的增加色泽由浅变深，呈黄色、 褐色 、黑褐色。 方镁石 晶粒 尺寸随煅烧温度的提高和保温时间的延长而相应地增大，其抗水化性和抗渣侵蚀性也相应增强。

镁砂中的杂质来源于 菱镁矿 中的 白云石 、 滑石 、 透闪石 、 石英 等，使镁砂含有SiO、AlO、FeO、CaO等杂质成分(海水镁砂中还有BO)。这些杂质使镁砂的高温强度降低，其影响程度若以FeO为1计并与CrO、AlO、BO相比，依次为1∶3∶11∶70。镁砂中的矿物相除 方镁石 之外，按CaO/ SiO2 比值的不同可以形成多种硅酸盐矿物，它们对镁砂制品的性能有不同的影响 (表1)。

按照镁砂的 化学 组分可预测镁砂制品的质量和相组成，在计算其相组成时，只有当镁砂原料的均匀性和物料煅烧温度足以使相组成达到平衡时，这时计算得到的相组成才会与实验结果相符，而且物料的纯度愈高则愈相符合。

菱镁矿 煅烧至700℃分解排出CO，至1000℃左右煅烧成轻烧镁石(苛性 氧化镁 )，俗称 苦土 粉，其质地疏松、化学活性大。继续升高温度至1700～1800℃以上， 方镁石 晶粒 逐渐长大，体积收缩，密度增大，化学活性大为降低，即煅烧成为烧结镁砂。

镁砂中的 方镁石 晶粒之间的结构形式有两种：(1) 硅酸盐 结合(陶瓷结合)：主晶相之间由低 熔点 的晶质或非晶质的硅酸盐联结在一起，是在液相参与下完成 烧结 的;(2)直接结合；高熔点晶粒相互直接接触所形成的一种结合，属于固态烧结，一般无液相参与烧结。直接结合的镁质制品具有高的高温机械强度、抗渣性及体积稳定性。

镁砂中的镁 铁矿 ( MgO· FeO ，MF)可与 方镁石 形成 固溶体 ，在1000℃时MF溶于方镁石不到1%，在1800℃时 溶解度 无限增大。进入 方镁石 晶格中的MF破坏晶格组织并增加 内能 ，促使方镁石的结晶长大而提高镁砂的烧结性能。一些国家的镁砂性能见表

制造

根据原料的 烧结 特性和镁砂产品技术要求的不同，在镁砂生产工艺上可采用一步煅烧或是二步煅烧工艺。对于难烧结的原料则用二步煅烧工艺，以生产出高纯度、高密度的镁砂，其主晶相之间可达到直接结合。

一步煅烧工艺流程为：原料(有一定粒度要求的菱镁 矿石 )→煅烧(在 竖窑 或回转窑内使用 焦炭 或无灰燃料，煅烧温度在1600℃以上)→成品检选→烧结镁砂。由于焦炭灰分中的SiO污染，镁砂中含SiO量增加2%左右。

二步煅烧工艺流程为：原料(有一定粒度要求的菱镁矿石或 提纯 的精矿粉)→轻烧(于回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或 反射炉 内，使用无灰燃料经1000℃左右(煅烧))→磨细(细度愈细镁砂的密度愈高)→煅烧(在竖窑或回转窑内用无灰燃料煅烧、温度在1800℃以上)→烧结镁砂。 中国 镁砂的技术要求见表4。

注：MS—镁砂; MGS—镁 硅砂 ; MTS—镁 铁砂 ; A—回转窑镁铁砂;a、b—级别;B— 竖窑 镁铁砂。

用途

制造各种镁质 耐火砖 、 不定形耐火材料 。

展望

世界镁砂向高质量的高纯度、高密度发展，以提高镁质制品的抗渣蚀性和使用经济性。要求镁砂特性为：(1)纯度高，含MgO98%以上。(2)含RO低，以及尽可能低的含BO量，最好是无硼。(3)高的颗粒体积密度，达到3.4g/cm以上。(4)高的 CaO /SiO比值，大于2。(5) 方镁石 晶粒 尺寸大，在100～200μm以上。(6)方镁石晶相形成直接结合。