镁橄榄石的熔点为1890℃，是MgO—Si0₂二元系相图中唯一稳定的相，由其做成的产品具有较高的荷重软化温度和良好的抗高温蠕变性能。镁橄榄石砖是一种弱碱性耐火材料，在高温下不会与碱性耐火材料发生反应。

近年来，世界玻璃工业熔窑向着大型化、节能化方向发展，而玻璃熔窑是高能耗的热工设备，占玻璃工厂总能耗的70%一80%，玻璃工业要想最大限度地节约能源，减少能源损耗是一条有效的途径。在本试验中，以镁橄榄石砂和镁砂为主要原料，研究了结合剂种类及其加入量、添加剂和造孔剂的加入量以及烧成温度对试样性能的影响，以期能制备出体积密度为(1.80±0.05)g·cm-3的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。

01实验

1.1实验原料

试验所用主要原料有镁橄榄石砂(≤1mm)和镁砂(≤0.088 mm)，造孔剂菱镁矿(≤1mm)，其化学组成如表1所示。结合剂分别采用MgCL₂·6H₂0、亚硫酸盐纸浆和QH。另外加入少量的添加剂(≤5μm)。

1.2试验方案及试样制备

在本试验中，按预定配比设计了3组配方(见表1)，分别研究了结合剂种类及其加入量、添加剂和造孔剂(菱镁矿)的加入量对试样性能的影响。

将上述原料按表1配料，混合均匀后用万能试验机成型，在30kN成型压力下压制成Φ50mm X50mm的试样。经150℃干燥24h后，分别在1300、1350、1400、1450和1500 ℃保温2h热处理。

1.3性能检测

按照GB/T 2997--2000测定试样的显气孔率、体积密度，按照GB/T 5072--1998测定耐压强度，按照YB/T 4130—2005测定热导率，采用SEM观察试样的显微结构。

02结果与讨论

2.1 结合剂对试样成型的影响

采用MgCL₂·6H₂O、亚硫酸盐纸浆、QH三种结合剂的试样成型后，发现以MgCL₂·6H₂O、亚硫酸盐纸浆为结合剂的试样，在脱模过程中均极易损坏，成型强度低;而以QH为结合剂的试样脱模后外形很好，尤其以加入7.5%(w)QH结合剂的试样P2脱模情况最好，干燥后的耐压强度也较高。

2.2添加剂对试样性能的影响

根据E述结果，在外加7.5%(w)QH结合剂(即试样P2)的摹础上，研究了质量分数分别为2%、3%、4%和5%的添加剂对1400℃保温2 h处理后试样体积密度和显气孔率的影响，结果如图1所示。

图1可以看出：随着添加剂加入量的增加，显气孔率先增大后减小，体积密度先减小后增大。说明添加剂的加入促进了试样烧结，且在加入4%(w)时，烧结性能达到最佳。

2.3造孔剂菱镁矿对试样性能的影响

根据上述结果，在加入7.5%(w)QH结合剂和4%(w)添加剂(即试样T3)的基础上，研究了加入质量分数为10%、15%、20%、28%和36%的造孔剂菱镁矿对l400℃保温2h处理后试样体积密度和显气孔率的影响，如图2所示。

图2中可以看出，随着造孔剂菱镁矿加入量的增加，试样的体积密度降低，显气孔率增大，当达到36%(W)时，体积密度最低，显气孔率最大。考虑到试样的其他理化指标不受影响，认为36%(W)的加入量已经达到了最大限度。

2.4烧成温度对试样性能的影响

在加入7.5%(W)QH结合剂、4%(W)添加剂和36%(W)造孔剂(即试样S5)的基础上，研究了烧成温度(分别为1300、1350、1400、1450、1500℃)对试样S5体积密度和显气孔率的影响，见图3。从中可见，随着温度的升高，试样的体积密度先减小后增大，显气孔率先增大后降低，并且在1400 ℃时出现拐点。这说明，1400℃是轻质镁橄榄石砖的最佳烧成温度。

2.5试样的显微结构

取上述试验结果最佳的试样S5，经l400℃烧成后进行显微结构分析(见图4)，可以看出：试样内部有较多大小不等的气孔，说明造孔剂已经充分、彻底地反应了，使镁橄榄石砖达到了轻质、多孔的目的;添加剂的加入促进了镁橄榄石砂的烧结，使骨料和基质之间紧密结合，可增大试样的强度;同时，在试样基质中还有二次镁橄榄石相生成。

03工业生产

从实验室众多数据当中，优选出配方S5作为工业生产的依据，采用EIRICH强力混砂机混料，德国LAEIS2000液压机成型，成型尺寸为250mmx124mmx76mm。成型后的镁橄榄石砖经130℃干燥32h后，在隧道窑内进行煅烧，烧成温度为1400℃，保温时间为2h。经检测，所生产的轻质镁橄榄石砖成品的体积密度为1.84 g·cm⁻³，显气孔率为43%，常温耐压强度为10MPa，热导率(800℃)为0.63W·m⁻¹·K⁻¹。

该产品分3次生产，共计生产了900t。产品质量得到了用户的认可，目前正在玻璃窑上使用。

04结论

以镁橄榄石砂为主要原料，添加36%(w)的造孔剂和4%(W)的添加剂，同时外加7.5%(w)的QH作结合剂，干燥后于1400℃保温2h煅烧，可以生产出体积密度为1.84g·cm⁻³。显气孔率为43%，耐压强度为10MPa，热导率(800℃)为0.63W·m⁻¹·K⁻¹的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。