[科普中国]-镁橄榄石

物化性质

以氧化镁和二氧化硅为主成分的耐火原料。其理论化学式为2MgO·SiO2或Mg2SiO4，是镁质耐火材料中较耐高温的矿物。镁橄榄石属斜方晶系，多呈短柱形粒状，是由3种柱面形、3种轴面形和一种双锥面形组合而成;或呈厚板状、圆粒状。解理差，常见状态为粒状集合体或块状体。莫氏硬度为6.5～7.0，密度为3.22～3.33g/cm3，熔点为1890℃，从常温到熔点无晶型变化，晶型稳定。体膨胀系数为33.8×10-6/℃，对制品的抗热震性能不利。其理论化学组成为MgO含量57.2%、SiO2含量42.8%。由于镁橄榄石的结晶结构的特征，Mg离子可以被Fe离子任意置换，因此，在镁橄榄石与铁橄榄石之间形成完全固溶状态。在自然界中的镁橄榄石多含有0～10%的铁橄榄石。而铁橄榄石的熔点只有1205℃，另外还有Al2O3及CaO的存在，多形成低熔点矿物，影响镁橄榄石的高温性能。因此，对镁橄榄石的质量要求为MgO含量大于50%、Fe2O3含量小于6%、Al2O3小于2%，CaO小于1.5%。2

产地分布主要产于接触变质或区域变质的不纯白云质大理岩中。它是地幔岩的主要成分，亦是陨石的主要组成，还是镁矽卡岩的重要矿物。镁橄榄石是一种SiO2不饱和矿物，因此产于富Mg贫Si的条件下，且不与石英平衡共生，镁橄榄石受热液作用和风化作用容易蚀变，常见矿物是蛇纹石。野外见到的镁橄榄石多已蛇纹石化，称为残晶或假象。我国主要产地：湖北省宜昌市、河南省南阳市、陕西省商南县。

合成原料天然原料镁橄榄石天然原料主要有橄榄岩、蛇纹岩、纯橄榄岩以及滑石等橄榄岩橄榄岩属超基性岩架岩，它的主要矿物组成是橄榄石，并含有少量的尖晶石、磁铁矿、铬铁矿以及角闪石等。上述这些天然原料中的有害杂质含量均相差不多。但是根据化学组成，一般认为橄榄岩和纯橄榄岩是生产橄榄石质制品的最佳原料。

合成原料除了天然原料，用于合成镁橄榄石的原料很多。作为MgO源主要有菱镁矿、水镁石、烧结镁砂等，特别是SiO2含量较高、不能用于制备镁质材料的低品位菱镁矿尾矿；作为SiO2源则主要有天然桂石、河沙、桂微粉、桂线石、蓝晶石、红柱石以及铁尾矿等。另外，为了制备高纯高性能镁橄榄石材料，也有使用溶胶凝胶法的。

国内外生产和应用状况富镁橄榄石，用作耐火材料：A、制做镁橄榄石砖，用于钢包，玻璃熔窑中。B、作为电炉出钢口填充料主要原料。 C、均热炉炉床捣打材料。

用作铸砂材料：镁橄榄石、砂是当今世界先进国家生产铸钢件，特别是锰钢件采用的优良造型材料，具有耐高温，抗浸蚀，化学稳定性好等优点。该砂具有较高的耐火度（1710℃）和抗金属氧化侵蚀能力，能有效的防止铸件产生化学粘砂，保证得到光洁的铸造表面和清晰的铸件轮廓。该砂在所有温度下膨胀缓慢，且小于变形，没有骤然膨胀的特点，铸件不易产生夹砂缺陷。

拥有橄榄石资源的有7个国家。近20年来其开发应用由1979年的10t/年左右发展到1100万t/年。

（1）作铸造用砂 铸造常用硅砂，但在生产高锰钢或较厚大铸钢件时，易产生严重夹砂。因此，要用价格贵得多的特种锆砂、铬铁矿砂、刚玉砂来代替。如用橄榄石砂不仅可生产出优质铸件，而且价格远比特种砂便宜。因而橄榄石砂的用量呈增长势头。美国铸钢用M2S砂一直稳定在4.5-5t/年，日本约3-4万t/年，原苏联用于铸造的M2S砂达150t/年。

（2）作为冶炼铸铁时的添加剂，可提高铁小质量、节省焦炭。欧洲每年的消耗量为150-180t. 作耐火材料及其制品，其用量相当大。

我国已开发利用的橄榄石资源有3处，由于品种不同，其用途多异。

（1）辽宁省营口大石桥的苦闪橄榄石，储量约3000t。主要用途是经燃烧后作耐火材料使用。

（2）河南与陕西省交界的商洛山区也产钙镁橄橄榄石，储量约5亿t。由于硬度低，原矿中CaO、Al2O3含量多，有易吸水自粉等特点，因而不适用作耐火材料。经水洗处理后可作复用性差的铸钢用砂，或当作高炉炼铁的添加剂用。

（3）湖北宜昌太平溪的纯镁橄榄石岩，已探明总储量约5亿t。由于原矿中M2S的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量极低，因而一种优质的合金钢造型砂材料和良好的耐火材料。也可当作高炉炼铁的添加剂。1995年出口韩国，被指定为“质量免检原料”。