镁橄榄石

更新时间:2021-01-27 16:49

镁橄榄石属超基性深成岩,是普通的造岩矿物,也是岩浆结晶时最早形成的矿物之一,多赋存在辉长岩、玄武岩和橄榄岩类的火成岩里。共生矿物有磁铁矿、辉石、钙斜长石、铬铁矿及蛇纹石等。含铁橄榄石小于10%的镁橄榄石或蛇纹石化橄榄岩,灼减量小于5%的可直接用作耐火原料,而蛇纹石化较严重,灼减量大于5%的,须经过煅烧或配以镁砂,可制耐火材料。世界各地多有产出,中国分布较广、储量大的有内蒙古、新疆、四川、湖北、陕西、河北等省、自治区。由于镁橄榄石的抗碱性炉渣很强,其制品多用作蓄热室格子砖等。

物化性质

以氧化镁和二氧化硅为主成分的耐火原料。其理论化学式为2MgO·SiO2或Mg2SiO4,是镁质耐火材料中较耐高温的矿物。镁橄榄石属斜方晶系,多呈短柱形粒状,是由3种柱面形、3种轴面形和一种双锥面形组合而成;或呈厚板状、圆粒状。解理差,常见状态为粒状集合体或块状体。莫氏硬度为6.5~7.0,密度为3.22~3.33g/cm3,熔点为1890℃,从常温到熔点无晶型变化,晶型稳定。体膨胀系数为33.8×10-6/℃,对制品的抗热震性能不利。其理论化学组成为MgO含量57.2%、SiO2含量42.8%。由于镁橄榄石的结晶结构的特征,Mg离子可以被Fe离子任意置换,因此,在镁橄榄石与铁橄榄石之间形成完全固溶状态。在自然界中的镁橄榄石多含有0~10%的铁橄榄石。而铁橄榄石的熔点只有1205℃,另外还有Al2O3及CaO的存在,多形成低熔点矿物,影响镁橄榄石的高温性能。因此,对镁橄榄石的质量要求为MgO含量大于50%、Fe2O3含量小于6%、Al2O3小于2%,CaO小于1.5%。

产地分布

主要产于接触变质或区域变质的不纯白云质大理岩中。它是地幔岩的主要成分,亦是陨石的主要组成,还是镁矽卡岩的重要矿物。镁橄榄石是一种SiO2不饱和矿物,因此产于富Mg贫Si的条件下,且不与石英平衡共生,镁橄榄石受热液作用和风化作用容易蚀变,常见矿物是蛇纹石。野外见到的镁橄榄石多已蛇纹石化,称为残晶或假象。我国主要产地:湖北省宜昌市、河南省南阳市、陕西省商南县。

天然原料

镁橄榄石天然原料主要有橄榄岩、蛇纹岩、纯橄榄岩以及滑石等橄榄岩橄榄岩属超基性岩架岩,它的主要矿物组成是橄榄石,并含有少量的尖晶石、磁铁矿、铬铁矿以及角闪石等。上述这些天然原料中的有害杂质含量均相差不多。但是根据化学组成,一般认为橄榄岩和纯橄榄岩是生产橄榄石质制品的最佳原料。

合成原料

除了天然原料,用于合成镁橄榄石的原料很多。作为MgO源主要有菱镁矿、水镁石、烧结镁砂等,特别是SiO2含量较高、不能用于制备镁质材料的低品位菱镁矿尾矿;作为SiO2源则主要有天然桂石、河沙、桂微粉、桂线石、蓝晶石、红柱石以及铁尾矿等。另外,为了制备高纯高性能镁橄榄石材料,也有使用溶胶凝胶法的。

生产应用状况

富镁橄榄石,用作耐火材料:A、制做镁橄榄石砖,用于钢包玻璃熔窑中。B、作为电炉出钢口填充料主要原料。 C、均热炉炉床捣打材料。

用作铸砂材料:镁橄榄石、砂是当今世界先进国家生产铸钢件,特别是锰钢件采用的优良造型材料,具有耐高温,抗浸蚀,化学稳定性好等优点。该砂具有较高的耐火度(1710℃)和抗金属氧化侵蚀能力,能有效的防止铸件产生化学粘砂,保证得到光洁的铸造表面和清晰的铸件轮廓。该砂在所有温度下膨胀缓慢,且小于变形,没有骤然膨胀的特点,铸件不易产生夹砂缺陷。

拥有橄榄石资源的有7个国家。近20年来其开发应用由1979年的10t/年左右发展到1100万t/年。

(1)作铸造用砂 铸造常用硅砂,但在生产高锰钢或较厚大铸钢件时,易产生严重夹砂。因此,要用价格贵得多的特种锆砂、铬铁矿砂、刚玉砂来代替。如用橄榄石砂不仅可生产出优质铸件,而且价格远比特种砂便宜。因而橄榄石砂的用量呈增长势头。美国铸钢用M2S砂一直稳定在4.5-5t/年,日本约3-4万t/年,原苏联用于铸造的M2S砂达150t/年。

(2)作为冶炼铸铁时的添加剂,可提高铁小质量、节省焦炭。欧洲每年的消耗量为150-180t. 作耐火材料及其制品,其用量相当大。

我国已开发利用的橄榄石资源有3处,由于品种不同,其用途多异。

(1)辽宁省营口大石桥的苦闪橄榄石,储量约3000t。主要用途是经燃烧后作耐火材料使用。

(2)河南与陕西省交界的商洛山区也产钙镁橄橄榄石,储量约5亿t。由于硬度低,原矿中CaO、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特点,因而不适用作耐火材料。经水洗处理后可作复用性差的铸钢用砂,或当作高炉炼铁的添加剂用。

(3)湖北宜昌太平溪的纯镁橄榄石岩,已探明总储量约5亿t。由于原矿中M2S的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量极低,因而一种优质的合金钢造型砂材料和良好的耐火材料。也可当作高炉炼铁的添加剂。1995年出口韩国,被指定为“质量免检原料”。

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