鎂質(zhì)耐火材料

耐火材料作為鋼鐵冶金、水泥、玻璃等高溫行業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，在高溫技術(shù)持續(xù)發(fā)展的時(shí)代得到了快速進(jìn)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(yīng)用于堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼、鋼水爐外精煉等鋼鐵冶金領(lǐng)域及陶瓷領(lǐng)域，其中潔凈鋼及爐外精煉技術(shù)的不斷發(fā)展也促進(jìn)了鎂基合成耐火材料的研發(fā)與應(yīng)用，如鎂鋁尖晶石材料在LF和RH精煉及煉鋼工業(yè)中廣泛應(yīng)用。鎂基合成耐火材料作為該領(lǐng)域應(yīng)用的重要研究方向之一，具有良好的抗侵蝕性和熱震穩(wěn)定性。 

我國(guó)具有豐富的耐火原料資源，菱鎂礦、礬土、石墨等資源儲(chǔ)量穩(wěn)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(tǒng)模式使得目前我國(guó)耐火原料面臨嚴(yán)重的資源危機(jī)。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(yè)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(yīng)用。如何采用低品位菱鎂礦，尤其是菱鎂礦風(fēng)化石合成制備冶金行業(yè)廣泛使用的典型鎂基合成耐火材料是本書探討的重點(diǎn)和關(guān)鍵。 

低品位菱鎂礦資源的研究與開發(fā)作為緩解我國(guó)鎂質(zhì)耐火原料資源危機(jī)的有效途徑，得到了廣大科研人員的關(guān)注。菱鎂礦風(fēng)化石作為典增的低品位菱鎂礦，具有強(qiáng)度低、儲(chǔ)量大、分布廣等特點(diǎn)，因此提高菱鎂礦風(fēng)化石利用率和利用價(jià)值一直是低品位礦物利用領(lǐng)域的重要課題。 

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

菱鎂礦礦床成因主要可分為三大類：沉積變質(zhì)型、風(fēng)化殘積型和熱液交代型礦床。沉積變質(zhì)型礦床是我國(guó)菱鎂礦成礦的主要礦床類型，分布于古老結(jié)晶片巖出露地區(qū)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)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(guī)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(huán)境的差異使菱鎂礦礦體形成不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造狀態(tài)：薄層狀、致密塊狀、放射狀和條帶狀。薄層狀礦體的特點(diǎn)是，菱鎂礦結(jié)晶時(shí)受層理控制，沿層理發(fā)育，往往在層理上有滑石或碳質(zhì)薄膜;致密塊狀礦體的特點(diǎn)是，菱鎂礦結(jié)晶時(shí)在較大空間形成細(xì)、中粒結(jié)晶，致密堅(jiān)硬，有時(shí)可見縫合線和疊層面;放射狀礦體的特點(diǎn)是，菱鎂礦結(jié)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(diǎn)是，成礦過程中受圍巖和熱液的影響生成條帶狀構(gòu)造，條帶黑白相間，品位較低。以晶質(zhì)菱鎂礦石為例，主要化學(xué)成分為MgO，次要成分為CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3。遼寧地區(qū)晶質(zhì)菱鎂礦的礦物組成中主要是菱鎂礦，另外含有多種雜質(zhì)，主要雜質(zhì)為白云石和滑石，晶質(zhì)菱鎂礦礦物成分及性質(zhì)見表1-1

鎂基合成耐火材料涉及經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的多個(gè)工業(yè)和產(chǎn)品領(lǐng)域，目前菱鎂礦開發(fā)過程中的問題，可通過對(duì)菱鎂礦資源的分級(jí)開采、分別利用，在合理范圍內(nèi)有效地利用有限的資源等方式解決。其具體的解決途徑應(yīng)包括：(1)實(shí)現(xiàn)菱鎂礦資源的優(yōu)質(zhì)優(yōu)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(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以有效地延長(zhǎng)礦山的開采和使用年限;(2)在現(xiàn)有行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，加快設(shè)備的更新，提高行業(yè)裝備水平，生產(chǎn)設(shè)備向大型化、自動(dòng)化和低能耗的方向發(fā)展;(3)加強(qiáng)信息傳遞與交流，研究開發(fā)新產(chǎn)品，促進(jìn)整個(gè)菱鎂礦行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)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(qiáng)對(duì)中低品位菱鎂礦的綜合利用研究。