一文詳解鎂鉻磚用耐火原料——鎂鉻砂

 電熔鉻砂也稱鎂鉻礦或電熔尖晶石，是用鎂質原料(燒結鎂砂、天然菱鎂礦或海(鹵)水氫氧化鎂制得的輕燒鎂粉)和鉻鐵礦配合，經人工合成(燒結或電炤)得到的以方鎂石和鉻尖晶石為主要組成礦物的堿性耐火原料。電熔鋁鉻砂

 1.制造鎂鉻砂的原料

 ①含量MgO的原料有菱鎂礦、浮選鎂精礦、海(鹵)水提取的氫氧化鎂、輕燒鎂粉等。

 對它的基本要求是SiO2、Al2O3、Fe2O3含量盡可能低。一般采用海水提取的輕燒鎂粉或浮選鎂精礦制得的輕燒鎂粉等較純的原料。我國多采用后者，要求SiO2含量低于0.5%?1.5%，燒失量<2%。

 ②鉻鐵礦 可選用質量較好的鉻鐵礦或鉻精礦。要求鉻鐵礦中的SiO2含量低：對于F2O3含量無特殊限制。我國鉻鐵礦的質量較差(Cr2O3含量低，SiO2含量高)，不宜直接用于合成鎂鉻砂，應選用鉻精礦。根據使用要求，也可將鉻鐵礦段礦與鉻精礦配合使用以控制總體SiO2含量。

 電熔鎂鉻砂20

 2.鎂鉻砂中Cr2O3的含量

 鎂鉻砂中Cr2O3的含量取決于鎂砂的用途和對其性能的要求。通常鉻鐵礦加入量越多， 鎂鉻砂中尖晶石總量越高，二次尖晶石(鉻鐵礦中的尖晶石為一次尖晶石，鉻鐵礦中的在高溫下向方鎂石中擴散而在方鎂石邊緣形成的尖晶石稱之為二次尖晶石含量也越高，鎂鉻砂的高溫強度與抗侵蝕能力也越強。一般燒結鎂鉻砂的Cr2O3含量為5%?15%，電熔鎂砂為15%?25%，也有高達30%?35%的。

 據我國以浮選鎂精礦輕燒粉與鉻精礦配合制造燒結鎂鉻砂的經驗，Cr2O3含量為5%?10%為佳。當低于或超出該范圍時，合成砂的顯氣孔率偏高，顆粒松散;在高溫豎窯內煅燒時，易粘窯和結塊，常使煅燒過程受阻。

 3.工藝過程

 為采用輕燒錟粉與鉻鐵礦(鉻中礦粉與鉻精礦配合使用)為原料生產燒結鎂鉻砂的工藝流程。將各種原料稱重，按比例混合，然后送入壓球機中壓成球坯(干法成球)，料球直徑16?32mm，球坯密度為2.1?2.2g/Cm3。球坯入燃油豎窯中煅燒，燒成溫度2000℃，要控制好窯內氣氛，以氧化氣氛煅燒的合成砂質量較好。燒結砂出窯溫度為100?150℃。以輕燒鎂粉和鉻鐵礦為原料時鎂鉻砂熱耗為600?700 kcal/kg。鎂鉻砂也可以在隧道窯和回磚窯中高溫煅燒。

 電熔法也是生產合成鎂鉻砂的常用方法，特別是對Cr2O3含量高的合成砂。它與燒結砂的區別在于方鎂石與尖晶石呈直接結合結構，晶間尖晶石自形程度高;組織致密、顆粒氣孔率低;硅酸鹽相含量相對較低。因而電熔鎂鉻砂具有更好的抗侵蝕性能。用它制做大顆粒再結合鎂鉻磚甚至可以達到電熔鎂鉻磚的性能，明顯優于燒結砂。而燒結砂則熱震穩定性好、成本低。

 鎂鉻尖晶石是鎂鉻砂的主要組成礦物之一，理論組成為MgO 21.0%， Cr2O3 79.0%，屬立方晶系，密度4.429g/cm3，熔點2180℃莫氏硬度5.5，25?900℃的線膨脹系數5.70?8.55×10-6℃-1。

 由于往含有由FeO、MgO 與Fe2O3、Al2O3、Cr2O3組成的多種尖晶石。燒結鎂鉻砂的Cr2O3含量—般為5%?15%，體積密度3.30?3.40g/cm3;電熔鎂鉻砂有中鉻與高鉻之分，中鉻砂的Cr2O3為15%?30%，Cr2O3含量大于30%的可算作是高鉻砂。電熔鎂鉻砂的體積密度為3.6?4.2g/cm3。表1為各種鎂鉻砂的物理化學性能。

 在燒結鎂鉻砂的結構中，方鎂石已明顯尖晶石化，即在方鎂石晶體內部有星點狀鎂鉻尖晶石，尺寸一般為15?30μm，方鎂石晶體較大，一般為150?180μm方鎂石晶體之間有發育完整的鎂鉻尖晶石，一般為0?40μm。硅酸鹽相少見，氣孔較少，且大小基本一致，分布均勻。在Cr2O3含量較高的燒結鎂鉻砂中，有時還存在有鉻鐵礦顆粒，其周圍為鎂鉻尖晶石，以此種砂制磚熱震穩定性較好。

 合成鎂鉻砂的礦物組成是很復雜的，除方鎂石、鉻尖晶石外，還有鈣鎂橄欖石(CMS)、鎂橄欖石(M2S)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)等。