电熔镁橄榄石结构、性能和应用的研究

摘要

近年来，我国菱镁矿资源正面临短缺的严峻形势，同时我国大量镁橄榄石并未有效利用。因此，急需开展天然镁橄榄石的综合利用研究。天然镁橄榄石在电弧炉中，经过高温熔融还原除铁，得到的高纯度镁橄榄石为电熔镁橄榄石。由于主晶相镁橄榄石含量较高，铁杂质含量少，电熔镁橄榄石比天然镁橄榄石性能更加优异，有望成为新一代高级耐火原料。因此本课题对电熔镁橄榄石的结构、性能及应用进行研究，共分为三部分，如下:
　　第一部分对电熔镁橄榄石的基本结构性能进行研究，其中主要包括化学矿物组成、物理性质和细粉烧结性质，研究表明:经高温熔融还原制备出铁含量低于0.4％的电熔镁橄榄石，主要物相为镁橄榄石(a=10.196(A)，b=5.9814(A)，c=4.7545(A))和斜顽火辉石(a=9.601(A)，b=8.817(A)，c=5.174(A))，以及少量的镁铝尖晶石和透辉石;镁橄榄石晶体为长柱状定向生长，发育比较完全，晶格缺陷较少，低熔相主要分布在晶界间，高温下可能存在固溶现象;体积密度为3.09g.cm-3，耐火度为1660℃，含有0.48％的C;烧结实验表明，电熔镁橄榄石细粉的最佳烧成温度范围在1450～1500℃之间。
　　第二部分对电熔镁橄榄石制品进行研究，分别探讨工艺因素对电熔镁橄榄石定型制品和电熔镁橄榄石浇注料性能的影响，研究表明:
　　在定型制品中，镁砂可与低熔相MgSiO3和SiO2反应生成主晶相2MgO·SiO2，从而改善制品的高温性能，但产生的体积膨胀较大;锆英石可分解生成m-ZrO2来改善试样的抗热震性;
　　在浇注料中，SiO2微粉可改善流动性，在常温可与镁砂和水反应生成MgO-SiO2-H2O网状结构，在高温可形成低熔相改善试样的烧结性;镁砂起到改善试样高温性能的作用;锆英石可显著的改善试样的抗热震性，但过量的引入则会降低试样的抗热震性。
　　第三部分对电熔镁橄榄石制品进行了工业实验，结果表明:电熔镁橄榄石匣钵在合成钴酸锂推板窑中的工业应用取得显著成效（最高使用100次，一般使用次数为70～80次），这表明电熔镁橄榄石匣钵在工业应用上将会有很大的前景。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 碱性耐火材料

1．2 橄榄岩

1．2．1 橄榄石的资源分布

1．2．2 橄榄石的产状与理化性能

1．2．3 橄榄石的加热变化

1．2．3 橄榄石的技术要求及性能

1．2．4 橄榄石的使用特点

1．3 镁橄榄石

1．3．1 镁橄榄石的结构与性能

1．3．2 镁橄榄石的特点及存在的问题

1．4 镁橄榄石的研究现状

1．5 电熔镁橄榄石的研究

1．6 本课题的提出

第二章 电熔镁橄榄石的基础研究

2．1 电熔镁橄榄石的生产工艺

2．1．1 电熔镁橄榄石的冶炼原理

2．1．2 电熔镁橄榄石的工业制备流程

2．1．3 电熔镁橄榄石冶炼过程中的热力学计算

2．2 电熔镁橄榄石的性质

2．2．1 化学组成

2．2．2 电熔镁橄榄石的矿物组成

2．2．3 电熔镁橄榄石的物理性质

2．2．4 电熔镁橄榄石的热学性质

2．2．5 电熔镁橄榄石细粉的烧结性

2．3 本章小结

第三章 电熔镁橄榄应用的研究

3．1 电熔镁橄榄石制品的研究

3．1．1 实验原料

3．1．2 试样制备

3．1．3 性能测试

3．1．4 结果与讨论

3．2 电熔镁橄榄石浇注料的研究

3．2．1 实验原料

3．2．2 试样制备

3．2．3 性能测试

3．2．4 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 电熔镁橄榄石制品的工业试验

4．1 引言

4．2 合成钴酸锂用电熔镁橄榄石匣钵的制备

4．3 合成钴酸锂用电熔镁橄榄石匣钵的工业应用状况

4．4 本章小结

第五章 总结论

参考文献

攻读硕士期间发表及待发表的论文

致谢