鎂砂，又稱燒結鎂砂，是由菱鎂礦、水鎂礦或通過海水與石灰乳反應制得的氫氧化鈉（氫氧化鎂）經高溫煅燒而成，具有較強的水化能力。主要用于制備堿性耐火材料，如鎂磚和鎂鋁磚，含雜質較多的用于鋪設煉鋼鋼爐底。
通識
鎂砂可分為天然鎂砂和海水鎂砂或稱合成鎂砂兩大類。天然鎂砂主要 來自天然菱鎂礦，但因原礦質量制約，難以獲得高純優質產品，至今海水鎂砂 已成為工業發達國家所用鎂砂的主要來源。菱鎂礦中MgO的理論含量是 47.3%，其余的雜質有CaO、SiO2、鐵分等。菱鎂礦在空氣中加熱到700℃~ 800℃分解，稱為“輕燒氧化鎂”，進一步加熱到1530℃以上則變成非活性方鎂石成為硬燒氧化鎂，稱為“死燒鎂砂”。工業生產用的合成海水鎂砂是由海水和消化白云石制成的。將沉淀下來的Mg(OH)?煅燒，得到MgO，用于不燒成磚 的合成鎂砂中鈣硅比為0.3~0.5，高純海水鎂砂的鈣硅比在1.7以上，其高溫強度最高。
性質
主要化學成分為MgO，礦物成分為方鎂石立方晶系，密度3.56～3.65g/cm，莫氏硬度為5.5，熔點2800℃，在1800～2400℃顯著揮發。純方鎂石無色，隨著FeO、CaO含量的增加色澤由淺變深，呈黃色、褐色、黑褐色。方鎂石晶粒尺寸隨煅燒溫度的提高和保溫時間的延長而相應地增大，其抗水化性和抗渣侵蝕性也相應增強。
鎂砂中的雜質來源于菱鎂礦中的白云石、滑石、透閃石、石英等，使鎂砂含有SiO、AlO、FeO、CaO等雜質成分(海水鎂砂中還有BO)。這些雜質使鎂砂的高溫強度降低，其影響程度若以FeO為1計并與CrO、AlO、BO相比，依次為1∶3∶11∶70。鎂砂中的礦物相除方鎂石之外，按CaO/SiO2比值的不同可以形成多種硅酸鹽礦物，它們對鎂砂制品的性能有不同的影響 (表1)。
按照鎂砂的化學組分可預測鎂砂制品的質量和相組成，在計算其相組成時，只有當鎂砂原料的均勻性和物料煅燒溫度足以使相組成達到平衡時，這時計算得到的相組成才會與實驗結果相符，而且物料的純度愈高則愈相符合。
菱鎂礦煅燒至700℃分解排出CO，至1000℃左右煅燒成輕燒鎂石(苛性氧化鎂)，俗稱苦土粉，其質地疏松、化學活性大。繼續升高溫度至1700～1800℃以上，方鎂石晶粒逐漸長大，體積收縮，密度增大，化學活性大為降低，即煅燒成為燒結鎂砂。
鎂砂中的方鎂石晶粒之間的結構形式有兩種：(1)硅酸鹽結合(陶瓷結合)：主晶相之間由低熔點的晶質或非晶質的硅酸鹽聯結在一起，是在液相參與下完成燒結的;(2)直接結合；高熔點晶粒相互直接接觸所形成的一種結合，屬于固態燒結，一般無液相參與燒結。直接結合的鎂質制品具有高的高溫機械強度、抗渣性及體積穩定性。
鎂砂中的鎂鐵礦(MgO·FeO，MF)可與方鎂石形成固溶體，在1000℃時MF溶于方鎂石不到1%，在1800℃時溶解度無限增大。進入方鎂石晶格中的MF破壞晶格組織并增加內能，促使方鎂石的結晶長大而提高鎂砂的燒結性能。一些國家的鎂砂性能見表
制造
根據原料的燒結特性和鎂砂產品技術要求的不同，在鎂砂生產工藝上可采用一步煅燒或是二步煅燒工藝。對于難燒結的原料則用二步煅燒工藝，以生產出高純度、高密度的鎂砂，其主晶相之間可達到直接結合。
一步煅燒工藝流程為：原料(有一定粒度要求的菱鎂礦石)→煅燒(在豎窯或回轉窯內使用焦炭或無灰燃料，煅燒溫度在1600℃以上)→成品檢選→燒結鎂砂。由于焦炭灰分中的SiO污染，鎂砂中含SiO量增加2%左右。
二步煅燒工藝流程為：原料(有一定粒度要求的菱鎂礦石或提純的精礦粉)→輕燒(于回轉窯、懸浮焙燒窯、多層爐、沸騰爐或反射爐內，使用無灰燃料經1000℃左右(煅燒))→磨細(細度愈細鎂砂的密度愈高)→煅燒(在豎窯或回轉窯內用無灰燃料煅燒、溫度在1800℃以上)→燒結鎂砂。中國鎂砂的技術要求見表4。
注：MS—鎂砂; MGS—鎂硅砂; MTS—鎂鐵砂; A—回轉窯鎂鐵砂;a、b—級別;B—豎窯鎂鐵砂。
用途
制造各種鎂質耐火磚、不定形耐火材料。
展望
世界鎂砂向高質量的高純度、高密度發展，以提高鎂質制品的抗渣蝕性和使用經濟性。要求鎂砂特性為：(1)純度高，含MgO98%以上。(2)含RO低，以及盡可能低的含BO量，最好是無硼。(3)高的顆粒體積密度，達到3.4g/cm以上。(4)高的CaO/SiO比值，大于2。(5)方鎂石晶粒尺寸大，在100～200μm以上。(6)方鎂石晶相形成直接結合。
參考資料 >