耐火原料對(duì)耐火制品的性能和質(zhì)量有直接的影響。只有耐火原料的品種和檔次不斷進(jìn)步，才能使耐火材料的品種增多，性能和質(zhì)量不斷提高。優(yōu)質(zhì)鎂鉻耐火制品的生產(chǎn)同樣離不開優(yōu)質(zhì)原料。我國具有豐富的鎂質(zhì)耐火原料，但由于開采加工手段落后，長期以來耐火原料質(zhì)量的不穩(wěn)定一直是制約我國耐火材料工業(yè)發(fā)展的一大問題。因此，了解鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)耐火原料的基本性能、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)提高我國現(xiàn)有原料的質(zhì)量、開發(fā)高性能耐火材料是十分重要的。

鎂質(zhì)耐火原料

鎂質(zhì)耐火原料是指以MgO為主成分和以方鎂石為主晶相的原料。菱鎂礦及由菱鎂礦煅燒或熔融而制得的輕燒氧化鎂粉、燒結(jié)鎂砂、常州電熔鎂砂以及由海水或鹵水制得的海水鎂砂或鹵水鎂砂等，都屬于鎂質(zhì)耐火原料。本文簡要介紹燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂的制備原理、理化指標(biāo)和顯微結(jié)構(gòu)特征，并對(duì)高密度鎂砂的合成進(jìn)行系統(tǒng)介紹。

燒結(jié)鎂砂

燒結(jié)鎂砂是將菱鎂礦、水鎂石煅燒后的氧化鎂，或者由海水或鹵水制得的氫氧化鎂在1450-1900℃下充分燒結(jié)而得到的氧化鎂原料。我國所說的燒結(jié)鎂砂通常是指以菱鎂礦為原料煅燒而得的產(chǎn)品，由海水或鹵水氫氧化鎂鍛燒而成的鎂砂則稱為海水鎂砂或鹵水鎂砂。由于鎂砂的燒結(jié)溫度高，燒結(jié)程度好，故燒結(jié)鎂砂也稱為死燒鎂砂，以與輕燒氧化鎂相區(qū)別。

在工業(yè)生產(chǎn)中，通常將菱鎂礦直接壓塊燒結(jié)的方法稱為“一步煅燒”；而將菱鎂礦先在1000℃左右輕燒，然后再壓塊與燒結(jié)的工藝稱之為“二步煅燒”。根據(jù)國際上主要以MgO含量、顆粒體積密度和Ca0/SiO2比對(duì)燒結(jié)鎂砂劃分等級(jí)的分類方法，我國標(biāo)準(zhǔn)GB/T2273-2007對(duì)耐火材料用燒結(jié)鎂砂的技術(shù)條件作了規(guī)定。

燒結(jié)鎂砂中的方鎂石晶體多為不規(guī)則粒狀，其晶體尺寸大小和形狀取決于原料的純度和燒結(jié)程度。圖2-1為中國生產(chǎn)的牌號(hào)為DBM-97燒結(jié)鎂砂的顯微結(jié)構(gòu)。鎂砂的晶體尺寸為80-130um，深灰色晶間結(jié)合相為C2S，多晶間氣孔。圖2-2為Alpine山脈高鐵燒結(jié)鎂砂的顯微結(jié)構(gòu)。鎂砂的晶體尺寸為120~180um，亮白色晶間結(jié)合相為C2F和MF,多晶間氣孔。

電熔鎂砂

電熔鎂砂（FusedMagnesia)是由天然菱鎂礦、輕燒氧化鎂粉或燒結(jié)鎂砂等在電弧爐中高溫熔融而成的鎂質(zhì)原料，因其強(qiáng)度、抗侵蝕性及化學(xué)惰性均優(yōu)于燒結(jié)鎂砂，在鎂質(zhì)及鎂碳質(zhì)耐火材料中正越來越多地取代燒結(jié)鎂砂。

與燒結(jié)鎂砂相比，電熔鎂砂中硅酸鹽相含量低，方鎂石的直接結(jié)合程度高，可以充分地發(fā)揮出方鎂石的良好性能。此外，由于使用時(shí)熔渣多從方鎂石的晶界開始侵蝕，因此常州大結(jié)晶電熔鎂砂比燒結(jié)鎂砂中方鎂石微晶的抗侵蝕性強(qiáng)得多。因此，近年來世界各國加強(qiáng)了大結(jié)晶電熔鎂砂的研究與開發(fā)。燒結(jié)法制得的大結(jié)晶鎂砂中方鎂石平均尺寸為60-200um,而一般電熔鎂砂中方鎂石結(jié)晶尺寸為200-400um，大結(jié)晶電熔鎂砂可達(dá)700-1500um，甚至5000um以上。

但對(duì)“大結(jié)晶”電熔鎂砂，高振昕從顯微結(jié)構(gòu)角度提出了自己的觀點(diǎn)。他認(rèn)為如果從純度與晶體尺寸具有一定相關(guān)性考慮，要求大晶體以求較高純度是合理的，但大結(jié)晶有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏低的缺陷。這是因?yàn)椋紫龋蠼Y(jié)晶解理發(fā)育充分，易沿解理面開裂；其次，大結(jié)晶多為平直晶界，受力后也易發(fā)生沿晶開裂。因此，用電熔鎂砂制磚時(shí)在成型中容易使顆粒破碎。國外在生產(chǎn)鎂質(zhì)制品時(shí)，常采用海水鎂砂做大顆粒（2-5mm)，用電熔鎂砂做中顆粒（0.1-1mm),可能就是為了避免電熔鎂砂顆粒在成型過程中破碎。