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/cm3。
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，SiO
2
含
量高者趋近于白色，Fe
2O
3
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5—5 与方镁石处于平衡的13个矿物的熔点
矿物MF CMS MA M2S C3MS2C2S C4AF CA C5A3C3A C3S CaO C2F
熔点℃
1750
不一致
1498
不一致
2130 1890 1575 2130 1415 1600 1485
1545
不一致
1900
分解
2570 1435
C/S
分
子
量
比
0 0—1 1 1—1.5 1.5 1.5—2 2 2—3 3
C/S
质
量
量
比
0 0---0.93 0.93 0.93---1.4 1.4 1.4---1.87 1.87 1.87—2.8 2.8
相
组
合
MgO
M2S
MgO
M2S
CMS
MgO
CMS
MgO
CMS
C3MS2
MgO
C3MS2
MgO
C3MS2
C2S
MgO
C2S
MgO
C2S
C3S
MgO
C3S
固
化
温
度
1860 1502 1490 1490 1575 1575 1790 1790 1850
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C5A3 三铝酸五钙
MK 镁铬尖晶石MA 镁铝尖晶石
MF 镁铁尖晶石
结论：
1、高MgO时（MgO>96%）
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Al2O3。
（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、Al2O3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M2S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M2S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CaO后，矿粉中MgO约达45%以上，焙烧后MgO能达94—95%，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>2
CaO<1.8% SiO2<0.7%（max)
精矿粉成分设定
SiO2≤0.3% CaO≤0.8% CaO/SiO2>2
二、中档砂化学成分设定
CaO≤1.2% MgO≥94%
二次中矿选后成分
CaO≤0.5% SiO2≤1.2%
CaO≤0.4% SiO2≤1.5%
CaO≤0.3% 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，所以尾矿一次正选除CaO是重中之重。
3、为保证主精矿粉在一次反选即达到精矿粉质量及选出率，必须慎重确认矿源的成分。
4、重新预设计的选矿线路，最终产品为：
（处理矿石300万吨/年前提）
A、特一级、特二级优质高纯砂105万吨/年
B、中档镁砂30万吨/年
C、优质镁橄榄砂10—15万吨/年
有中矿正选后尾矿，比例成分未知。