镁砖的定义
镁砖的主晶相为方镁石，具有一般碱性耐火制品的典型特性，但抗热震性较差。
镁砖有烧成镁砖和不烧镁砖之分。烧成镁砖分为硅酸盐结合镁砖、直接结合镁砖和再结合镁砖。不烧镁砖又分为化学结合镁砖、沥青结合镁砖。
镁砖的分类
19世纪80年代，奥地利首先生产镁砖。后来美国和俄国也分别于1895年和1900年开始生产镁砖，20世纪60年代和80年代又分别开始批量生产再结合镁砖和直接结合镁砖。
镁砖的原料主要是菱镁矿，其基本成分是MgCO3，经过高温煅烧再破碎到一定粒度后成为烧结镁砂。镁砂广泛用作补炉材料、捣打材料，含杂质少的镁砂（ω（CaO）<2.5%，ω（SiO2）<3.5%），作为制造镁砖的原料。我国镁矿储量与产量均居世界前列。
镁砖按其生产工艺的不同，分为烧结镁砖和化学结合镁砖两种。烧结镁砖是用经过死烧、颗粒大小配比适当的镁砂，加入卤水（MgCl2水溶液）和亚硫酸纸浆废液作结合剂，加压成型，在1550~1650℃的高温下烧成。而化学结合镁砖是不经过烧成工序的，把烧结镁砂按粒度比例配好以后，加入适量的矿化剂和结合剂，压制成型，经过干燥就是成品。化学结合镁砖的强度较低，性能不如烧结镁砖，但是价格便宜，不及烧结镁砖价格的一半。它用在性能要求不太高的部位，如加热炉和均热炉炉底。
镁砖属于碱性耐火材料，对碱性熔渣有较强的抵抗能力，但不能抵抗酸性渣的侵蚀，在1600℃高温下，与硅砖、黏土砖甚至高铝砖接触都能起反应。镁砖的耐火度在2000℃以上，但其荷重软化点只有1500~1550℃。而且开始软化到40%变形的温度间隔很小，只有30~50℃镁砖的热稳定性也较差，这是镁砖损坏的一个重要原因。
在加热炉及均热炉上，镁砖主要用于铺筑炉底表面层及均热炉炉墙下部，它可以抵抗氧化铁皮的侵蚀。
镁砖理化性能
镁砖的耐火度可达2000℃以上，其荷重软化温度随胶结相的熔点及其在高温下所产生的液相的数量不同而有较大差异。一般镁砖的荷重软化开始温度在1520~1600℃之间，而高纯镁砖可达1800℃。镁砖的荷重软化开始温度与坍塌温度相差不大。20~1000℃下镁砖的线膨胀率一般为1.2%~1.4%，并近似呈线性。高温下砖内出现液相时，会突然发生收缩。镁砖的热导率较高，在耐火制品中仅次于碳砖和碳化硅砖，它随温度的升高而降低。镁砖的抗热震性较差，提高镁砖的纯度可适当提高抗热震性。镁砖抗酸性渣的能力很差，使用时不能直接与硅砖接触，一般要用中性砖将其隔开。镁砖在常温下的导电率很低，但在高温（如1500℃）下却不可忽视，若用于电炉炉底，应引起注意。
镁砖的抗水化性较差，遇水易水化，并产生裂纹，降低其强度。因此，在储运时要注意防潮、防雨雪。各种镁砖的典型理化性能见上表。中国标准（GB 2275-87）规定了一般用途的镁砖和镁硅砖的理化性能指标，见表下表。
镁砖微观结构
镁砖显微结构其实就是镁砂显微结构的组合，采用1种原料生产的镁砖显微结构最简单。一种英国海水镁砂制成的镁砖，基质中除孔隙外，几乎没有硅酸盐。方镁石晶内、晶间微孔为特征性结构参数。生产镁砖主要靠镁砂细粉基质中液相的烧结作用实现颗粒之间的结合，因此，纯度高的原料较难烧结，用海水镁砂制砖要在1700~1800℃甚至1850℃以上的温度烧成。而含硅酸盐（CMS）较多的砖，在1500~1600℃便可烧结。因此，常见一般镁砖很致密，而海水镁砖基质多孔隙。但反映在高温力学性质上，却呈现出相反的结果，譬如，海水镁砂砖的荷重软化温度高于1700℃；一般烧结镁砖为1500~1600℃。国外生产高纯镁砖多采用海水镁砂或海水镁砂与电熔镁砂合用。
生产工艺流程
将镁砂原料破粉碎成颗粒料和粉料，按一定的配比配料后，加入结合剂混练成泥料，然后经成型、干燥、烧成等工序制成烧成镁砖。普通镁砖的烧成温度一般为1500~1650℃，高纯镁砖的烧成温度则高达1700~1900℃。化学结合镁砖生产工艺基本相同，只是采用化学结合剂结合无需高温烧成，仅需适当的低温热处理即可制成不烧镁砖。
结合物的性质决定镁砖的高温结构强度
镁砖因高温性能好、抗碱性渣能力强，被广泛应用于钢铁工业的炼钢炉衬、铁合金炉、混铁炉、有色冶金工业炉、建材的石灰窑、玻璃工业蓄热室格子体的换热器、耐火材料工业的高温煅烧窑及隧道窑等。镁砖的耐火度高达2000℃以上，而荷重软化温度随结合相的熔点及其在高温下产生的液相不同而不较大变化。一般镁砖的荷重软化开始温度在1520～1600℃，而高纯镁夸的有重软化开始温度可达1800℃。
镁砖在1000～1600℃下的线膨胀率一般为1.0%～2.0%，并近似或线性、在耐火制品中，镁专的热导率仅次于含碳砖，它随温度的升高而降低。在1100℃水冷的条件下，镁砖的热震次数仅为1～2次。镁砖对CaO和铁氧的碱性渣抵抗能力强，但对含SiO2等酸性渣的抵抗能力弱，因此在使用时不能与硅砖直接接触，一般要用中性砖隔开。常温下，镁砖的导电率很低，但在高温时，其导电性将不可忽视。镁砖的性能，因采用的原料、生产设备、工艺措施等不同而有较大的区别。镁砖的荷重软化开始温度与坍塌温度相差不大，这一点与硅砖有较大的区别，这是因为镁砖的主要相组成是方镁石，但方镁石晶体在镁砖内并不结晶网络骨架，而是被结合物所胶结。
因此，结合物的性质决定着镁砖的高温结构强度。在普通镁砖中，作为结合物的一般是钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石等低熔点的硅酸盐相，虽然构成镁砖的方镁石晶粒熔点较高，但有在1500℃左右熔化的硅酸盐相存在，且其液相在高温下粘度很小，所以，反映出普通镁砖荷重变形温度与坍塌温度相差不大，但与耐火度有较大的区别。而高纯镁砖的荷重软化开始温度可达1800℃，主要是由于方镁石晶粒间的结合物是镁橄榄石或硅酸二钙，且其与MgO所形成的低共熔物的熔融温度高，晶体间的晶格强度大和高温下的可塑变形小，晶体颗粒结合良好。
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