在冶金、建材、化工等高溫工業領域,耐火材料是保障生產安全與效率的關鍵。其中,以鎂質原料為基礎制備的耐火材料,因其優異的高溫性能而占據核心地位。重燒鎂砂、輕燒氧化鎂、白色電熔鎂以及電熔鎂的生產,共同構成了現代高性能鎂質耐火材料的產業基石。
一、核心原料:重燒鎂砂與輕燒氧化鎂
耐火材料的生產始于高品質的原料。菱鎂礦(主要成分為MgCO?)是獲取這些原料的主要來源。
- 輕燒氧化鎂:將菱鎂礦在較低溫度(約700-1000°C)下煅燒,使其分解,排出CO?,得到化學活性高、質地疏松的氧化鎂,即輕燒氧化鎂(也稱輕燒鎂粉)。根據其氧化鎂(MgO)含量的不同,常見牌號有85%、90%等。高活性使其在后續工藝中易于進行燒結或化學反應,是制備高密度制品或化學結合制品的重要原料。
- 重燒鎂砂:將輕燒氧化鎂或精選菱鎂礦塊在更高溫度(通常高于1500°C)下進行死燒,使其達到充分的燒結和致密化,體積穩定,活性降低。重燒鎂砂具有高耐火度(>2000°C)、高抗渣侵蝕性和良好的高溫強度,是制造鎂磚、鎂鉻磚等定形耐火制品及補爐料的主要骨料。
二、高端制品:電熔鎂砂(白色電熔鎂)
為了滿足對純度、密度和晶體結構有極端要求的應用場景(如鋼鐵工業的爐外精煉、高級陶瓷、絕緣材料等),電熔工藝應運而生。
- 生產工藝:將高純度的氧化鎂原料(如輕燒氧化鎂或天然菱鎂礦)在電弧爐中,通過超過2750°C的高溫熔融。熔體冷卻后,形成巨大、發育完整的方鎂石晶體。
- 產品特性:
- 極高純度:MgO含量通常可達96%以上,甚至超過99%,雜質極少。
- 高密度與低氣孔率:晶體直接結合,結構極其致密。
- 優異的高溫性能:極高的耐火度、熱震穩定性和抗侵蝕能力。
- 白色電熔鎂:特指選用低鐵、低雜質的原料,在熔煉和冷卻過程中嚴格控制,獲得的顏色潔白、純度極高的電熔鎂砂產品。它不僅具備普通電熔鎂砂的所有優點,其極低的雜質含量(特別是鐵、硼等)使其在光學、電子等高科技領域也有應用。
三、生產流程:從原料到耐火材料
典型的鎂質耐火材料生產線是一個系統工程:
- 原料制備:開采并精選菱鎂礦,通過輕燒獲得活性氧化鎂粉,或通過重燒/電熔獲得高純度高密度的鎂砂顆粒。
- 配料與混煉:根據目標產品的性能要求,將不同粒度、不同種類的鎂砂(重燒鎂砂、電熔鎂砂作為骨料,輕燒氧化鎂粉作為細粉和結合劑)按科學比例混合,并加入少量結合劑(如紙漿廢液、硫酸鎂等)進行均勻混煉。
- 成型:通過壓磚機(摩擦壓磚機、液壓機)將混合料壓制成具有規定形狀和尺寸的磚坯或制品。
- 干燥與燒成:磚坯經過干燥排除水分后,送入高溫隧道窯或梭式窯進行燒成(溫度通常在1550-1800°C)。在燒成過程中,輕燒氧化鎂細粉與顆粒之間發生固相反應,形成陶瓷結合,賦予制品最終的強度和性能。對于不燒磚或補爐料,則可能省略燒成工序,依靠化學結合。
- 檢驗與包裝:對燒成后的制品進行尺寸、外觀、理化性能(如體積密度、常溫耐壓強度、荷重軟化溫度等)檢測,合格后包裝出廠。
四、結論
重燒鎂砂提供了穩定的結構骨架,輕燒氧化鎂85、90等高活性粉體充當了關鍵的“粘合劑”和反應介質,而白色電熔鎂則代表了鎂質原料性能的巔峰,用于最苛刻的工況。三者的協同與分級使用,使得現代耐火材料設計師能夠“量身定制”出從常規到尖端的各類鎂磚、鎂碳磚、澆注料等產品,持續為高溫工業的進步保駕護航。整個產業鏈的健康發展,依賴于對原料純度的精益求精、對生產工藝的精確控制以及對最終產品性能的不斷追求。