鎂橄欖石制備六方柱狀堇青石及其晶相和性能研究

李 寅，董 博，鄧承繼，丁 軍，祝洪喜，王 會，余 超

(1.武漢科技大學(xué),省部共建耐火材料與冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430081；2.江蘇晶鑫新材料股份有限公司，揚(yáng)州 225000)

0 引 言

堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)材料具有熔點(diǎn)高(1 460 ℃)、熱膨脹系數(shù)低、耐酸堿腐蝕性強(qiáng)和抗熱震性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于耐火材料、窯具、匣缽、蓄熱材料、電子封裝、印刷電路板、催化劑載體、高溫熔體過濾器等重要工業(yè)領(lǐng)域[1-4]。目前固相合成法是堇青石材料最常見的制備方法[5-7]，為降低制備成本，國內(nèi)外學(xué)者主要選用高嶺土、滑石、菱鎂礦、礬土、鐵鉻合金渣、粉煤灰、稻殼或硅藻土等作為堇青石材料的合成原料[8-11]，其中“高嶺土-滑石-工業(yè)氧化鋁”體系的低成本制備工藝最為成熟[12-13]。

然而，隨工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和科技水平的提高，我國高嶺土資源在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域的需求不斷增加，大量開采使得優(yōu)質(zhì)礦床越來越少，近年來高品質(zhì)高嶺土資源主要依賴進(jìn)口[14]。與此同時，我國天然鎂橄欖石礦物資源極其豐富，質(zhì)地優(yōu)良，而且分布面廣，在湖北、陜西、河南、內(nèi)蒙古、河北、安徽、遼寧、吉林等地儲量巨大，是我國特有的優(yōu)勢非金屬礦產(chǎn)資源[15]。鎂橄欖石是MgO-SiO2二元體系中唯一穩(wěn)定的耐火相，具有熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、介電常數(shù)高及生物相容性好等特點(diǎn)，純鎂橄欖石可用于介電基板、生物材料和光學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域[16-17]，而天然鎂橄欖石常含有Fe2O3、CaO或Al2O3等雜質(zhì)[18]，其熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率較低，目前主要應(yīng)用于中間包耐火材料和輕質(zhì)隔熱材料[19-22]。此外，天然鎂橄欖石在一定條件下可以與CO2發(fā)生礦化反應(yīng)生成菱鎂礦，從而實(shí)現(xiàn)CO2的永久封存，對扼制全球性氣候變化并實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[23-24]。……