鎂質耐火材料

鎂質耐火材料

耐火材料作為鋼鐵冶金、水泥、玻璃等高溫行業重要的基礎材料，在高溫技術持續發展的時代得到了快速進步。而鎂基(MgO-Al2O3-SiO2)合成耐火材料作為耐火材料的重要組成部分，廣泛應用于堿性轉爐煉鋼、鋼水爐外精煉等鋼鐵冶金領域及陶瓷領域，其中潔凈鋼及爐外精煉技術的不斷發展也促進了鎂基合成耐火材料的研發與應用，如鎂鋁尖晶石材料在LF和RH精煉及煉鋼工業中廣泛應用。鎂基合成耐火材料作為該領域應用的重要研究方向之一，具有良好的抗侵蝕性和熱震穩定性。 

我國具有豐富的耐火原料資源，菱鎂礦、礬土、石墨等資源儲量穩居世界首位，但多年來的無序開采以及采富棄貧的資源利用傳統模式使得目前我國耐火原料面臨嚴重的資源危機。鎂基合成耐火材料的原料資源正在受到原料品位低、成本高等因素的影響。鎂鋁尖晶石、鎂橄欖石及堇青石作為冶金、陶瓷等行業廣泛使用的鎂基合成耐火材料，每年消耗量巨大，其合成原料普遍采用高品位菱鎂礦，而高品位菱鎂礦資源匱乏，逐漸制約著鎂鋁尖晶石、鎂橄欖石及堇青石材料的研究與應用。如何采用低品位菱鎂礦，尤其是菱鎂礦風化石合成制備冶金行業廣泛使用的典型鎂基合成耐火材料是本書探討的重點和關鍵。 

低品位菱鎂礦資源的研究與開發作為緩解我國鎂質耐火原料資源危機的有效途徑，得到了廣大科研人員的關注。菱鎂礦風化石作為典增的低品位菱鎂礦，具有強度低、儲量大、分布廣等特點，因此提高菱鎂礦風化石利用率和利用價值一直是低品位礦物利用領域的重要課題。 

菱鎂礦是碳酸鎂(MgCO3)的礦物名稱，工業礦物和巖石范疇的菱鎂礦主要是指由晶質及非晶質菱鎂礦礦物組成，能為工業所利用的碳酸鹽巖石。我國菱鎂礦資源豐富，品位高，儲量約為31億噸，大約占世界菱鎂礦總儲量的25%~30%。遼寧地區儲量25.77億噸，約占全國總量的85%。 

菱鎂礦礦床成因主要可分為三大類：沉積變質型、風化殘積型和熱液交代型礦床。沉積變質型礦床是我國菱鎂礦成礦的主要礦床類型，分布于古老結晶片巖出露地區。國內生產利用的菱鎂礦絕大部分采自此類型礦床的礦體(約占99%)。礦床規模大，集中分布在遼寧省和山東省。該類礦床在成礦過程中，各處成礦環境的差異使菱鎂礦礦體形成不同結構構造狀態：薄層狀、致密塊狀、放射狀和條帶狀。薄層狀礦體的特點是，菱鎂礦結晶時受層理控制，沿層理發育，往往在層理上有滑石或碳質薄膜;致密塊狀礦體的特點是，菱鎂礦結晶時在較大空間形成細、中粒結晶，致密堅硬，有時可見縫合線和疊層面;放射狀礦體的特點是，菱鎂礦結晶程度好，晶體粗大，晶面有條紋，晶體成放射狀和菊花狀，多為粗粒和巨粒菱鎂礦，品位高;條帶狀礦體的特點是，成礦過程中受圍巖和熱液的影響生成條帶狀構造，條帶黑白相間，品位較低。以晶質菱鎂礦石為例，主要化學成分為MgO，次要成分為CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3。遼寧地區晶質菱鎂礦的礦物組成中主要是菱鎂礦，另外含有多種雜質，主要雜質為白云石和滑石，晶質菱鎂礦礦物成分及性質見表1-1

鎂基合成耐火材料涉及經濟發展和社會進步的多個工業和產品領域，目前菱鎂礦開發過程中的問題，可通過對菱鎂礦資源的分級開采、分別利用，在合理范圍內有效地利用有限的資源等方式解決。其具體的解決途徑應包括：(1)實現菱鎂礦資源的優質優用，努力做到“物盡其用”，大大提高菱鎂礦資源利用率，這樣既能提高企業的經濟效益，又可以有效地延長礦山的開采和使用年限;(2)在現有行業發展的基礎上，加快設備的更新，提高行業裝備水平，生產設備向大型化、自動化和低能耗的方向發展;(3)加強信息傳遞與交流，研究開發新產品，促進整個菱鎂礦行業的健康可持續發展;(4)解決高品位菱鎂礦資源短缺的問題，提高菱鎂礦資源利用率，加強對中低品位菱鎂礦的綜合利用研究。