镁橄榄石耐火材料

镁橄榄石耐火材料演讲人：张宁6.3镁橄榄石耐火材料6.3.1镁橄榄石耐火材料的主要组成6.3.2镁橄榄石耐火材料的生产特点6.3.3镁橄榄石耐火材料性质与应用6.3.1镁橄榄石耐火材料的主要组成镁橄榄石耐火材料是以镁橄榄石为主晶相的耐火材料。多用橄榄岩和纯橄榄岩等作为主要原料制成。其中经成型的制品称为镁橄榄石砖。主要组成•以镁橄榄石2MgO·SiO2（简写成M2S）作为主要组成耐火材料称为镁橄榄石质耐火材料。材料中的MgO含量37%～62%，mMgO/mSiO2波动于0.95～2.00。•在镁橄榄石质耐火材料中除主要结晶相M2S外（含量65%～75%），还有相当数量约15%的铁酸镁及其他矿物。M2S的结晶颗粒很大并形成结构骨架。其他矿物不是以结合物形式存在，而是以包裹体的形式存在于镁橄榄石晶体的裂缝之中。因此，镁橄榄石质耐火材料的性质主要取决于镁橄榄石的性质。•纯净的镁橄榄石熔点为1890℃，是MgO-SiO2系统中唯一稳定的耐火相。6.3.2镁橄榄石耐火材料的生产特点6.3.2.1原料及性质（1）橄榄岩定义：以橄榄石为主要矿物组成的无水硅酸镁。分子式：2(Mg·Fe)O·SiO2→→不需煅烧直接使用含FeO～10％时不能用来做高耐火原料，因液相线急剧↓成因：地壳深处或来自地幔的熔融岩浆受某些地质构造作用的影响，侵入地壳中或上升到地表面凝结成岩浆型矿石。原料及性质2）蛇纹岩定义：以蛇纹石为主要矿物组成的硅酸镁。分子式：3MgO·2SiO2·2H2O成因：橄榄岩风化后3(Mg3FeSi2O8)+6H2O+1/2O2→3H4Mg2Si2O4+Fe3O4种类：叶、纤维、胶状。硬度：3－4，d=2.5-2.63）钝橄榄岩处于向蛇纹岩转变过程中的橄榄岩。比重2.8，硬度6.5。4）滑石以3MgO·4SiO2·H2O为主要矿物组成的岩石。原料的加热物理化学变化（1）橄榄岩在氧化性气氛下，其中FeO+O2→Fe2O3，颗粒膨胀破坏。＞1100℃，高铁玻璃形成，M2S进行强烈，结晶（2）蛇纹岩600－700℃开始脱水，＞1300℃，M2S和MS开始结晶。开始结晶（3）钝橄榄岩1500℃同M2S，1500℃后才开始烧结（4）滑石加热至1000℃下脱水，晶格破坏由于方石英存在，滑石烧结性能差。耐火度低（1500-1550℃）→不能作为耐火材料3）镁橄榄石质制品的生产原理最有害杂质：CaO、Al2O3（1）镁砂加入的作用保证原料中杂质CaO、Al2O3、Fe2O3→M2S、MF、MA、CMS，向MgO侧靠。→→镁砂应在10%-15%以上，甚至达20%-25%，细粉形式4）镁橄榄石质制品的生产工艺要点与镁砖生产类似（1）原料●橄榄岩；●钝橄榄岩（MgO较高）；●蛇纹岩（FeO＜10％）（2）预烧钝橄榄岩、蛇纹岩在1450－1500℃煅烧成熟料（3）粉料加工临界颗粒3－2mm细粉多，有利于充分转化。（4）配料加入镁砂（通过计算），以细粉（MgO／M2S＝7／3）形式也可用轻烧MgO粉结合剂：纸浆废液（d=1.16~1.20），卤水，木糖浆或糖浆。（5）成型＞3000KN压力机（6）干燥低温大风量（7）烧成杂质多，平装，1m高，氧化气氛，1550℃烧成6.3.3镁橄榄石耐火材料性质与应用◆熔点高（1890℃））◆没有同质异相转变◆荷软高（1650－1700℃，甚至更高），甚至更高）◆抗氧化铁渣能力强，但对抗CaO渣侵蚀能力差◆热稳定性较镁砖好◆热导率低于方镁石（约为方镁石的1/3-1/4）•镁橄榄石具有很高的荷重软化温度，加镁砂的制品开始变形温度可达1650～1700℃，甚至更高。镁橄榄石制品抵抗熔融氧化铁作用的能力较强，但对CaO的抵抗作用较弱而抵抗粘土质及高铝质物料的能力更弱。其抗热震性较普通镁砖好，其缺点是气孔率高，在气氛变化条件下使用时结构易松散等。其质量指标一般波动如下：•耐火度/℃1830～1880•0.2MPa荷重变形开始温度／℃1580—1620•破裂温度/℃1650～1710•显气孔率／%26～28•体积密度／g·cm-32.35～2.42•耐压强度/MPa2.0～3.0•抗热震性／次5～14•重烧收缩（1700℃保温2h）／%0.8～1.4•镁橄榄石耐火材料主要应用于平炉蓄热室格子砖、铸锭用砖、加热炉炉底以及在炼铜护中也有较好的使用效果。三、国内外橄榄石的生产和应用状况•拥有橄榄石资源的有7个国家。近20年来其开发应用由1979年的10t/年左右发展到1100万t/年。•（1）作铸造用砂铸造常用硅砂，但在生产高锰钢或较厚大铸钢件时，易产生严重夹砂。因此，要用价格贵得多的特种锆砂、铬铁矿砂、刚玉砂来代替。如用橄榄石砂不仅可生产出优质铸件，而且价格远比特种砂便宜。因而橄榄石砂的用量呈增长势头。美国铸钢用M2S砂一直稳定在4.5-5t/年，日本约3-4万t/年，原苏联用于铸造的M2S砂达150t/年。•（2）作为冶炼铸铁时的添加剂，可提高铁小质量、节省焦炭。欧洲每年的消耗量为150-180t.作耐火材料及其制品，其用量相当大。•我国已开发利用的橄榄石资源有3处，由于品种不同，其用途多异。•（1）辽宁省营口大石桥的苦闪橄榄石，储量约3000t。主要用途是经燃烧后作耐火材料使用。•（2）河南与陕西省交界的商洛山区也产钙镁橄橄榄石，储量约5亿t.由于硬度低，原矿中CaO、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特点，因而不适用作耐火材料。经水洗处理后可作复用性差的铸钢用砂，或当作高炉炼铁的添加剂用。•（3）湖北宜昌太平溪的纯镁橄榄石岩，已探明总储量约5亿t。由于原矿中M2S的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量极低，因而一种优质的合金钢造型砂材料和良好的耐火材料。也可当作高炉炼铁的添加剂。1995年出口韩国，被指定为“质量免检原料”。最近应用进展：◆采用镁橄榄石取代镁砂，降低成本；采用镁橄榄石取代镁砂，降低成本；◆利用镁橄榄石中FeO组分，促进烧结。—镁橄榄石转炉大面修补料—镁橄榄石中间包干式振动料—镁橄榄石中间包挡渣墙◆利用镁橄榄石导热系数小于镁砂，降低材料热导率；利用镁橄榄石导热系数小于镁砂，降低材料热导率；◆利用镁橄榄石熔点较高，提高材料耐火性能。—膨胀蛭石-镁橄榄石隔热材料