微晶菱镁矿制备电熔镁砂的研究及其应用方向

电熔镁砂通常采用天然优质菱镁矿石、轻烧氧化镁以及海水镁砂为原料，在三相电弧炉中埋弧熔炼而成。其纯度高、熔点高、结晶颗粒大、结构致密、抗渣性强、耐冲刷且化学性质稳定，是一种优质的碱性镁质耐火材料，同时也是一种优良的高温电气绝缘材料。氧化镁含量≥98.5%(w)的高品位电熔产品主要用于电子信息、军工以及高新产业，而镁含量98.5%(w)以下的电熔镁大量用于冶炼的炉衬部位。近年来，对高品位电熔镁的需求与日倶增。

在本研究中，以川藏地区的微晶菱镁矿为原料，通过一步熔融法制备电熔镁砂。对电熔产物按品位分级，并对各级产物进行相关性能检测分析。

01试验

1.1试验原料

以川藏微晶菱镁矿为原料，该微晶菱镁矿MgO含量47.53%(w)达到了特级菱镁矿标准，属于低硅、低铁菱镁矿。其主晶相为三方晶系菱面体MgCO3，无杂质峰，表明该微晶菱镁矿纯度极高，几乎没有杂质矿物相，与化学分析得到的高纯度相吻合，同时，XRD结果显示该菱镁矿衍射峰较强，表明矿石中的晶型较为完整，结晶度较高。

1.2试验过程

将一定粒径的微晶菱镁矿填入预先放置好电极的电熔炉中，完全覆盖电极;起弧后，电流波动，待电流逐渐平稳后，其中电极周围原料开始熔融，形成熔池。随着原料持续消耗下降，熔池高度逐渐上升，待熔池稳定后，缓慢向电极周围加料，熔炼完成后利用余热给熔池内的氧化镁晶体创造一个稳定散热的环境，熔坨冷却后进行人工破碎与拣选，得到不同品位的电熔镁砂。

1.3性能检测

按照国标《GB/T2999—2016耐火材料颗粒体积密度试验方法》对不同品位电熔镁砂进行颗粒体积密度检测，利用PANalysical型荧光光谱分析仪对不同品位的电熔镁砂进行化学成分分析，利用X’Pert Pro型X射线衍射仪对电熔镁进行XRD分析，利用FEI-No-va-Nano230型扫描电子显微镜对晶体形貌观察分析。

02结果与分析

2.1化学成分

熔坨冷却后经人工破碎与拣选，分为四档品位，从各品位档中分别取样进行相关指标检测分析，各档品位化学分析如下表所示。MgO含量均在97%(w)以上，最高≥99.15%(w)，可知该川藏微晶菱镁矿一步电熔制备的电熔镁砂品位较高。由MgO含量将上述四档品位的电熔产物分别称为FM99+、FM98.5+、FM98+、FM97+。

2.2XRD分析

通过各品位电熔产物的XRD图谱，对比衍射峰的角度位置与标准PDF卡片(45-0946)，可确定各区域主要物质均为方镁石，纯度较高，为立方晶系。

2.3体积密度及气孔率

不同品位电熔镁砂颗粒体积密度及气孔率如下表所示。

2.4 SEM分析

下图为不同品位电熔产物SEM图。

从上图可以看出FM99+品位的电熔镁晶粒结合较为紧密，粒径达750μm，晶面及晶界上无明显杂质;FM98.5+品位的电熔镁晶粒大小约600μm，未见明显杂质;FM98+品位的电熔镁晶粒大小约500μm，晶界处有少量杂质分布;FM97+品位的电熔镁晶粒相对较小，约为250μm，晶面上有少量气孔，晶界杂质较明显并有少量杂质分布在晶面上。

2.5应用前景

川藏微晶菱镁矿一步熔融法制备电熔镁砂的成本较低，所得的电熔镁砂纯度高、晶粒大、结构致密并且结合川藏微晶菱镁矿低硅低铁的特性，抗侵蚀性更强，可广泛应用于耐火材料行业钢包砖、转炉砖、电炉砖、捣打料、浇注料等，有效提高耐火材料制品的使用寿命，降低耐火材料综合成本，具有广阔的应用前景。

03结论

(1)微晶菱镁矿电熔产物为立方晶系方镁石，纯度高，可分为FM99+、FM98.5+、FM98+、FM97+四档品位;

(2)电熔镁砂颗粒体积密度3.54〜3.47g/cm3，晶粒尺寸750〜250μm，晶粒较大且结合紧密;

(3)川藏微晶菱镁矿制备的电熔镁砂纯度高，结合其低硅低铁的特性，抗侵蚀更强，可广泛应用于钢包砖、转炉砖、电炉砖、捣打料、浇注料等耐火材料的重要原材料。