镁质耐火材料是以氧化镁（MgO）为主要成分，以方镁石为主晶相的一类碱性耐火材料。它是现代高温工业，特别是钢铁、水泥、有色冶金和玻璃工业中不可或缺的关键材料。其卓越的抗碱性渣侵蚀能力和高耐火度，使其在严苛的高温环境下扮演着守护者的角色。

一、核心组成

镁质耐火材料的性能基础源于其化学与矿物组成。

1. 主要成分：氧化镁（MgO）
通常，镁质耐火材料中MgO含量需高于80%，高纯产品可达95%以上。原料主要来自天然菱镁矿（MgCO₃）经高温煅烧得到的烧结镁砂，或从海水、卤水中提取化学纯氧化镁再经高温烧结得到的电熔镁砂。电熔镁砂纯度更高，晶体粗大，性能更优。

2. 结合相与添加剂
单纯的氧化镁颗粒需要结合剂才能形成致密的制品。常见的结合系统包括：

• 硅酸盐结合：如镁橄榄石（2MgO·SiO₂），由MgO与加入的SiO₂在高温下形成。

• 直接结合：通过高纯原料和超高烧成温度，使方镁石晶粒之间直接接触，形成牢固的陶瓷结合，大幅提高高温强度和抗侵蚀性。

• 碳结合：添加石墨或碳素，利用碳的优异抗热震性和不润湿性，形成镁碳质耐火材料，广泛应用于炼钢转炉、电炉。

• 其他添加剂：为改善特定性能，会添加如铝、锆、尖晶石等成分，形成镁铝、镁锆、镁尖晶石质复合材料。

二、主要特点

镁质耐火材料的特性与其组成紧密相关，优缺点分明。

优点：
1. 高耐火度：氧化镁的熔点高达2800℃，因此这类材料耐火度一般超过2000℃，能承受极高的工作温度。
2. 优异的抗碱性渣侵蚀能力：其碱性本质使其对炼钢过程中产生的钙、铁基碱性炉渣有极强的抵抗能力，这是其在钢铁工业中无可替代的主要原因。
3. 较高的高温强度：尤其在直接结合结构中，方镁石晶粒间的直接结合能提供良好的高温结构强度。
4. 良好的化学稳定性：在还原气氛和真空中仍能保持稳定。

缺点：
1. 抗热震性较差：氧化镁的热膨胀系数较高，导致材料在温度急剧变化时易产生裂纹和剥落。这是普通镁砖的主要弱点。
2. 抗酸性渣侵蚀能力弱：因其碱性，容易被SiO₂等酸性组分侵蚀。
3. 易水化：煅烧不足的氧化镁或制品在存放时，会与空气中的水蒸气反应生成氢氧化镁[Mg(OH)₂]，体积膨胀，导致制品粉化开裂。因此需严格防潮。

三、应用与演进

为克服自身缺点，镁质耐火材料不断向复合化、高性能化发展。

• 传统镁砖：用于平炉、水泥回转窑等。
• 镁碳砖：通过添加石墨，显著改善了抗热震性和抗渣性，已成为现代炼钢转炉、电炉、钢包渣线的主流材料。
• 镁铝尖晶石砖：引入Al₂O₃形成镁铝尖晶石结合相，在抗热震性和抗渣渗透性之间取得更好平衡，常用于水泥窑和钢包。
• 镁钙砖：含有游离CaO，具有净化钢液的功能，用于不锈钢精炼炉等。

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总而言之，镁质耐火材料以其卓越的耐高温和抗碱侵蚀的核心性能，构成了高温工业窑炉内衬的脊梁。通过对组成和显微结构的精细设计与调控，衍生出的各类复合材料，不断克服其固有缺陷，适应着日益苛刻的工业条件，持续推动着冶金、建材等基础工业的技术进步与发展。