鎂橄欖石耐火材料是以鎂橄欖石為主晶相的耐火材料，多用橄欖巖等作為主要原料制成，其中經(jīng)成型的制品稱為鎂橄欖石磚。

1、鎂橄欖石耐火材料的主要組成

鎂橄欖石耐火材料的化學(xué)組成： (MgO)=37％～62％，m(MgO)／m(SiO2)波動于0.95～2.00。主晶相鎂橄欖石 (M2S)=65％～75％。其余為MF和其他礦物。m (MgO)／m(SiO2) ＞1.33者往往含有少量方鎂石。

橄欖石熔點較高，達(dá)1890℃，它與頑輝石都是MgO—SiO2二元系中的二元化合物。它與MgO的共熔溫度很高，達(dá)1850℃。與此相反，它與頑輝石共存出現(xiàn)液相的溫度卻很低，僅1557℃。

鎂橄欖石在還原狀態(tài)同鐵直接接觸時，由于Mg2+和Fe2+半徑相近，鎂鐵置換形成無限固溶體。從而使系統(tǒng)出現(xiàn)液相的溫度降低，制品的耐火度也隨之降低。而且，在氧化氣氛下，2FeO·SiO2在700℃時即可分解為Fe2O3和SiO2。這些Fe2O3在開裂面和晶粒界面析出。并在1400℃以上與M2S反應(yīng)形成MF和MS。FeO的氧化和MF的生成都伴有很大的體積膨脹。若此種Fe2O3析出后，隨后在還原氣氛下，再次成為2FeO·SiO2而消失，但在橄欖石晶粒上形成的裂隙卻仍然存在。故當(dāng)此種材料中含鐵的氧化物的量較高或受鐵質(zhì)侵蝕后，極易在氣氛性質(zhì)頻繁變動的情況下產(chǎn)生松散作用。

2、鎂橄欖石耐火材料的原料??

生產(chǎn)鎂橄欖石耐火材料的主要原料為橄欖巖和純橄欖巖。這些礦石主要由橄欖石組成，并含有輝石。其中純橄欖巖礦物成分較單純，橄欖石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％～100％，輝石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～15％。這種原料中無含水和受熱分解礦物，在受熱時灼減和收縮都很小，體積穩(wěn)定?？刹唤?jīng)高溫煅燒直接作為耐火材料使用。既可經(jīng)切割制成塊狀制品，或經(jīng)粉碎、篩分、合理級配后制成不定形耐火材料，也可加結(jié)合劑經(jīng)成型或再經(jīng)燒成制成不燒或燒成制品。若原料中含蝕變產(chǎn)物，含水礦物蛇紋石和滑石，則不宜不經(jīng)預(yù)燒直接使用。對此應(yīng)經(jīng)預(yù)燒，并需外加適量輕燒或鎂砂制成團塊預(yù)燒，以保證體積穩(wěn)定和形成大量M2S。含蛇紋石的原料加鎂砂的塊團預(yù)燒溫度為1400～1450℃。原料煅燒應(yīng)在氧化氣氛下進(jìn)行，以使鐵的氧化物處于高價態(tài)，保證產(chǎn)品的體積穩(wěn)定性。

當(dāng)原料中含鐵氧化物量較高時，對材料的抵抗高溫性能和體積穩(wěn)定性有影響，FeO氧化及MF形成的膨脹松散效應(yīng)，也使材料難于燒結(jié)。故橄欖石中FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10％時，不宜作為耐火材料。

3、鎂橄欖石燒結(jié)制品的生產(chǎn)

此種制品的生產(chǎn)工藝與鎂磚基本相同。若為保證原料中的SiO2和MS都形成M2S，形成MF，以提高制品的高溫性能，需加入輕燒MgO或死燒鎂砂。以細(xì)粉的形式加入，可強化制品的基質(zhì)。由于鎂橄欖石生熟料都是瘠性料，宜用黏結(jié)性較高的結(jié)合劑，如濃度較大的紙漿廢液與MgCl2溶液等，用量依成型方法而定，所含水分的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為3％～5％。

制品的燒成與熟料煅燒相同，應(yīng)控制在氧化氣氛下進(jìn)行。此種制品燒成范圍較窄。燒成溫度依基質(zhì)中優(yōu)(MgO)／m(SiO2)而定，m(MgO)／m(SiO2)較高者，一般燒成溫度在1550℃左右。

4、鎂橄欖石耐火材料的性質(zhì)與應(yīng)用

4.1強度和荷重軟化溫度。

由于鎂橄欖石的熔點較高，MgO-M2S共熔溫度也很高，耐火度很高，在1800℃以上。此種制品也具有較高的高溫強度。荷重軟化溫度可達(dá)1600℃。故此種制品可用于高溫下受重負(fù)荷較大的情況。但是，當(dāng)優(yōu)(MgO)／m(SiO2)較低時，因其中有頑輝石共存，故耐火度和高溫強度都較低。

4.2抗熱震性

此種制品中的M2S熱膨脹性較高，20～1500℃下平均線膨脹系數(shù)約為11×10^-6℃^-1，但在溫度變化時無晶型轉(zhuǎn)變。故具有一定的抗熱震性。

4.3耐侵蝕性

鎂橄欖石耐火材料是一種弱堿性耐火材料。對Fe2O3侵蝕有較強的抵抗性，有一定的抗堿性渣能力。m(MgO)／m (SiO2)較高者，即礦物組成主晶相鎂橄欖石所占比例很高，或在主晶相以外還有少量方鎂石者抗渣性較好。但是，由于M2S同CaO接觸，從1400℃起即可反應(yīng)形成易熔的CMS，同A12O3接觸在1250℃以上就易形成堇青石。此種堇青石在1460℃下分解熔融，故此種制品既不宜用在受強堿性渣侵蝕之處，也應(yīng)避免直接與粘土耐火材料和高鋁耐火材料接觸。由于M2S在高溫下(如在1650℃以上)可被碳素材料分解，故應(yīng)避免與它接觸。

由于此種制品中的M2S與鐵直接接觸時，易形成[M2S—F2S]，使出現(xiàn)液相的溫度降低，而且鐵氧化物在氣氛變動下易導(dǎo)致晶粒松散，故不宜在氣氛經(jīng)常變動的情況下使用。

鎂橄欖石耐火材料可部分代替鎂磚，主要用作有色金屬冶煉爐的爐襯材料、煉鋼轉(zhuǎn)爐和電爐的安全襯、玻璃熔窯蓄熱室格子磚、煅造加熱爐和水泥窯的內(nèi)襯材料等。