镁质耐火材料

1、第一讲 镁质耐火材料的基本概念及选矿技术路线一、镁质耐火材料定义及常识以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作原料，以方镁石为主晶相， MgO 含量在 80%以上的耐火材料。属于碱性耐火材料。镁质耐火材料的耐火度高， 对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性， 是一种重要的 高级耐火材料。镁质耐火材料主要用于平炉、电炉、氧化转炉、水泥窑、有色金 属冶炼炉和碱性耐火材料的煅烧窑等。在我国菱镁矿主要产在辽宁南部， 大石桥与海城一带， 因此这一带的相关企 业比较多。方镁石熔点为 2800。我国制造镁砖的主要原料是烧结镁砂，对其要求化 学成分和烧结程度。一般以密度衡量烧结程度，也可用重烧收缩、水化性能、镁 砂的外观颜色来衡

2、量。随着近年来镁砂品质的下降， 97 高纯的密度要求下降， 要求值大于 3.22g/cm 3。纯菱镁矿煅烧后为白色，由于铁氧化物的影响，染成褐色、棕褐色，SiO2 含量高者趋近于白色， Fe2O3 含量高者趋近于深褐色，含 CaO高的趋近于黑色。二、MgO 材料中各种杂质元素对耐火材料的影响 表 55 与方镁石处于平衡的 13 个矿物的熔点矿物MFCMSMAM2SC3MS2C2SC4AFCAC5A3C3AC3SCaOC2F熔 点1750 不一致1498 不一致21301890157521301415160014851545 不一致1900 分解25701435C/S 分 子 量 比001111

3、.51.51.522233C/S 质 量 量 比00-0.930.930.93-1.41.41.4-1.871.871.872.82.8相组合MgOM2SMgOM2SCMSMgOCMSMgOCMSC3MS2MgOC3MS2MgOC3MS2C2SMgOC2SMgOC2SC3SMgOC3S固 化 温 度186015021490149015751575179017901850备注： CA铝酸钙C3MS2镁蔷薇辉石M2S镁橄榄石C2S硅酸二钙CMS钙镁橄榄石C3S硅酸三钙C4AF 铁铝酸四钙MK 镁铬尖晶石MF 镁铁尖晶石C5A3 三铝酸五钙MA 镁铝尖晶石结论：1、高 MgO 时（ MgO>9

4、6% ）CaO/SiO2 2（ 分 子 量 比 ）, 除 MgO 物 相 外 只 有 C2S 高 温 相 存 在 ， 如 CaO/SiO2<.1.87（质量比）时，有低温相 CMS 存在，高温性能下降， CaO不是有害 杂质，其次为 Fe2O3与 Al 2O3。（分子比 C/S=2 与质量比 C/S=1.87是同一概念）2、低 MgO （Mg<96%）不要求 CaO/SiO比，SiO2不限，CaO为有害杂质。CaO全部形成 C2MS2与 CMS， 使物系高温性能下降，其次 Fe2O3、 Al 2O3 也为有害杂质相。在低 CaO 体系中 SiO2全部形成 M2S，系高温晶相，所以在

5、低 MgO 体系中不限 止 SiO2 绝对量。镁质耐火材料的化学组成及 C/S 决定着材料的平衡矿物组成。 这一规律性能 使我们从已知的化学组成， 较为精确在预计产品的平衡矿物组成， 进而分析出产 品的性能，反之也能精略地设计具有预期性能材料的化学组成和配料比。Al2O3、Cr2O3、Fe2O3对 MgO 矿物的影响：这些 R2O3 的加入会降低最大强 度值，且使达到最大强度的 C/S的值降低。 当 C/S 增加到超过最佳比值后， 形成 了低熔物，铁酸钙、铝酸盐和铬铁矿，会使强度下降。从抗渣性考虑， 对镁质材料来说， 高的 C/S也是需要的， 因为在氧气转炉中 使用时， C/S比高的镁砖对初期

6、渣（氧化硅含量高）的抗侵蚀性更好，另外在热 面上 SiO 氧化生成 SiO2，进入含碳质耐火材料的工作层内，高的 C/S 比也可阻 止靠工作层的硅酸盐的 C/S 比的降低。抗渣性主要取决于制品的组织结构和化学组成， 特别是结合物的组成。 在一 般情况下，以 CMS 为结合物的比以 C2S和 M 2S为结合物的制品要致密， 但 CMS 始熔温度较后者低，而且 C2S 和 M2S 对碱性和铁渣的化学稳定性高，所以，以 C2S和 M 2S为结合物的制品的抗渣性更好。镁质耐火材料的主晶相为方镁石， 结合相中则以所谓的第二固相的耐火矿物 为主。若结合相以低熔点矿物为主，则性能低。主晶相决定镁质材料的高耐

7、火、 抗碱性渣、铁渣性能好的特点。而结合物的性质及分布往往成为制品的薄弱环节， 决定制品优劣的关键。三、对选矿路线的要求： 对选矿工艺最基本的要求是：1、第一次反选最大比例选出特级矿粉（比如 70%）2、为充分利用尾矿粉，采用正选方法降低尾矿 CaO 含量，以保证下级粉高温性 能。3、选矿水最大程度的回用。附件一 .特种烧结镁砂选矿技术要求附件二 .预设计选矿技术路线 A附件三 .预设计选矿技术路线 B四、中矿粉品种： 分选中矿粉可能有如下品种：（一）按计划的选矿路线产生以下品种：1、中档砂矿粉；在一次尾矿正选后， 再进行反选， 所产生第一个品种是中档镁砂精矿粉， 由 于前次正选去除一部分 C

8、aO后，矿粉中 MgO 约达 45%以上，焙烧后 MgO 能达 9495%，只要 CaO 较低（即可视为优质中档矿粉） ，MgO 的高低和 SiO2含量 多少正对其高温性能影响不大。2、橄榄石砂矿粉中矿砂通过一次正选除 CaO，二次反选后选出中档镁砂矿粉，尾矿中富集 SiO2 看橄榄石精矿粉，可焙烧成优质人工合成镁橄榄石砂。 用选矿选出的橄榄石矿粉， 煅烧后的橄榄石砂， 理化性能优于天然砂， 能合成制 造优质橄榄石砖系，性能优于普通烧镁砖与中档镁砖，其价格高于中档镁砂。有关橄榄石产品简介见附件四。（二）在系统选矿中可能产生二种最终尾矿1、在预设计选矿技术路线情况下，最终尾矿为尾矿正选后产生的尾

9、矿，其估计 成分为 MgO（34%），按 10000 吨/日处理量称有 900 吨/日，设计处理方案是用 尾砂粉 30%与二级菱镁石 150 目矿粉 70%（MgO：46%）相配，经轻烧后生产 MgO：85%的活性 MgO 粉，作为建材粉该方案实现的条件是原矿 CaO 要尽可能低（如 CaO<0.8%）。2、在原矿 CaO 较高时，再一次反选产生 70%精矿粉后，尾矿再进行二次反选， 能产生 3000×30%=900 吨/日尾矿，其化学成分复杂且不可预见，只能暂作尾矿 处理。二次反选选出的为熟料，其成分为 MgO：80%粉，总量为 2000 吨/日。附件一特种烧结镁砂选矿技术要

10、求一、高纯砂成品化学成分设定 高纯特种镁砂MgO+CaO 98.5% CaO/MgO>2CaO<1.8% SiO2<0.7%（ max） 精矿粉成分设定SiO20.3% CaO 0.8% CaO/SiO2>2 二、中档砂化学成分设定CaO1.2% MgO 94% 二次中矿选后成分CaO0.5% SiO2 1.2%CaO0.4% SiO2 1.5%CaO0.3% SiO2 不受限 为尽可能降低选矿成本，最大量回用选矿水，必须要采取以下原则： 1、重新明确主产品特种高纯镁砂化学成分的要求，要强调MgO+CaO 含量及CaO/SiO2比，而不单一强调 MgO 含量。2、明确尾矿副产品是中档镁砂与优质橄榄石砂， 尾矿产品中强调低 CaO 为原则， 所以尾矿一次正