镁橄榄石族矿物、化学组成、性质和橄榄岩
郑州超裕耐火材料2019-12-27 16:52
1.橄榄石族矿物
镁橄榄石属岛状构造的硅酸盐，是橄榄石族矿物的一种。
橄榄石族矿物包括一组成分类似，同属斜方晶系的矿物，一般化学式用R2(SiO.)表示。R2+主要为二价的Mg2+、Fe2+、Mn2+。担当有Ca2+作为其组成时，则形成复盐。
由于二价的正离子半径相近似，故它们可以广泛形成类质同象系列：Mg:SiO,Fe,SiO,-Mn:SiO4。
在上述类质同象系列中，在自然界中最常见的为镁橄榄石与铁橄榄石系列：Mg:[SiO,]-Fe:[SiO,]。此系列的端元矿物为镁橄榄石和铁橄榄石，其中间产物镁铁橄榄石(Mg·Fe):(SiO.)又称普通橄榄石或橄榄石，它在自然界分布最广。
Ca2+离子也能在本族矿物中出现，但因离子半径较大，在结构中的位置不能与Mg2+、Fe2+、Mn2+等离子任意取代。本族中含Ca2+的矿物有钙铁橄榄石CaFe[SiO,)、钙镁橄榄石CaMg[SIO,]、绿粒橄榄石CaMn(SiO))等。
本族矿物在工业产品中常见的有镁橄榄石、铁橄榄石、钙镁橄榄石和锰橄榄石.本族矿物晶体呈厚板状、柱状或短柱状。解理沿（010)面不完全，颜色由黄绿至绿色，随含铁量增加颜色变深。硬度6~7,具脆性。密度3.22~4.35g/cm,随含铁量增加而增加。
2.镁橄榄石的化学组成和性质
镁橄榄石化学式为Mg2[SiO4]或2MgO·SiO2(简写M2S),MgO=57.1%,SiO242.9%.
镁硅比（或称镁率）MgO/SiO2=1.33,在成分中常含Fe,微量Na、K、AI等混入物镁橄榄石结构中，各向键力相差不大，在形态上大致呈三向等长状，解理差。常见的形态为粒状集合体或块状体。颜色为白、淡黄、淡绿。硬度大（6.5~7),密度3.22~3.33g/cm晶格能高，为17572.84J/mol(4200kcal/mol),熔点高（1890C),并且从常温至熔点间无品型转变，晶型稳定，是耐火材料良好的组成矿物。热影胀系数较大，1000℃时a=12.0×10-6/C,对制品的热震稳定性不利。另外膨胀具有异向性，20~600C内膨胀系数：x轴为13.6×10-6/C;y轴为12.0×10-6/C;轴为7.6×10-/C。体积膨胀为33.8×10-6/C。镁橄榄石含有0~10%的铁橄榄石。
镁橄榄石耐火砖3.橄榄岩
镁橄榄石是镁橄榄石质耐火材料的主要物相组成，制品的镁率MgO/SiO2为0.94~
1.33,MgO含量为35~55%,制品所用的主要原料有橄榄岩、蛇纹岩。
橄榄岩属超基性深成岩。含SiO240%,FeO、MgO比较高。在矿物组成上主要由嫩榄石(25~75%)和辉石组成，尚含少量的角闪石、黑云母、磁铁矿等，无淡色矿物。但新鲜橄榄岩较少，多蚀变成蛇纹岩。FeO含量小于10%的橄榄岩可用作耐火原料。
以橄榄岩作耐火原料时，尚需注意CaO与ALO的杂质组成。因为它们可能形成钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO2),透辉石（CaO·Al2O·2SiO2),钙长石（CaO·A1,O3·2SiO2),董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等低熔点矿物，降低制品的耐火度和荷重软化温度，故一般要求AL2O3<2~3%,CaO<1.5~2.0%,FeO+Fe:O3<12~15%(或要求FeO<10%)。表2-115,2-116,2-117为橄榄岩的化学组成与性质。
橄榄岩加热变化的产物除镁橄榄石（2MgO·SiO2)、镁铁矿（MgO·Fe2O3)、磁铁矿(Fe304)等矿物外，还有偏硅酸镁（MgO·SiO2)的各变体：顽火辉石、斜顽辉石、原顽辉石。这些变体性能不佳，加之还有游离的SiO存在，所以在应用橄榄岩来制镁橄榄石质耐火材料时，必须向原料加入镁砂，以获得良好的矿物组成——镁橄榄石，此外，MgO与A120作用形成尖晶石物相。
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