利用硫铁矿尾矿可以制备高铝质 、半硅质及黏土质耐火材料，利用高硅质铁尾矿也可以合成镁橄榄石耐火材料。本文以保定地区某高镁质铁尾矿为主要原料，掺加轻烧镁砂和电熔镁砂，采用烧结的方法制备了镁橄榄石耐火材料，并采用正交试验优化了工艺参数，探讨了铁尾矿熟料细磨时间、黏结剂用量 、成型压力 、烧结温度 、烧结时间对烧结样品性能的影响，以期为此类铁尾矿的综合利用提供技术支撑。

试验主要原料为某高镁质铁尾矿 、轻烧镁砂、电熔镁砂，辅助原料为乙二醇溶解酚醛树脂（质量比4:1）。主要原料化学成分及质量分数见表1。 铁尾矿主要化学成分为MgO和SiO₂，主要矿物组成为蛇纹石，次要矿物组成为石英，另含有少量白云石、尖晶石等 。由于蛇纹石含有质量分数约13%的结构水 ,煅烧过程中会有较大的体积收缩,为保证烧结样品体积稳定和外形尺寸准确，需对铁尾矿进行预先煅烧处理。

表1 主要原料的化学组成（w）/%

为了促进 Mg₂SiO₄ 的生成，避免顽火辉石等低耐火物相的生成，掺入轻烧镁砂以引入MgO，综合考虑原料性质、生产成本，以及尽可能多地利用尾矿等，确定铁尾矿熟料、轻烧镁砂、电熔镁砂配比为 7∶２∶１。

烧结样品制备过程中比较关键的工艺指标有：铁尾矿熟料细磨时间、黏结剂用量、成型压力、最高烧结温度、保温时间 。

铁尾矿熟料在行星式球磨机中湿磨5～20 min，烘干后掺加轻烧镁砂再在行星式球磨机中干磨混合10 min；混合料掺加4％～8 ％ 的粘结剂后自然堆放（困料）0h，在90 ～150 MPa 成型压力下等静压成型得到 φ50 mm ×50 mm 的圆柱状坯体；坯体在干燥箱中干燥10 h 后放入高温炉中以5℃／min 的升温速率升温至1 000 ℃，再以10 ℃／min 的升温速率分别升至1 300～1 600 ℃，保温 4～7 h ；最后随炉温降至室温即得烧结样品。然后检测试样的体积密度、常温耐压强度、荷重软化温度、抗热震性，并用X射线衍射仪分析试样的物相组成。逐一分析5因素4水平的性能检测均值，并讨论各因素对烧结样品性能的影响。

表2 试验因素及水平

结果表明：（1）烧结原料铁尾矿熟料、轻烧镁砂、电熔镁砂配比为7∶２∶１，折算到预先煅烧处理前铁尾矿, 相当于其用量约占82％,铁尾矿掺量较高。（2）正交试验结果显示，5个工艺参数对镁橄榄石烧结样品性能的影响排序为：细磨时间＞保温时间＞最高烧结温度＞成型压力＞粘结剂用量；本次制备镁橄榄石烧结样品的最佳工艺条件为：铁尾矿熟料细磨时间15 min，黏结剂用量8％，成型压力130 MPa，最高烧结温度1 500  ℃，保温时间6 h 。（3）最佳工艺条件下获得的烧结试样的体积密度为2.80 g·cm^-3、常温抗压强度为50.7 MPa 、荷重软化温度为1 685 ℃、抗热震性达10 次，烧结样品主晶相为镁橄榄石，次晶相为方镁石，另含有少量尖晶石。

（摘编自《化工矿物与加工》2023年，№3，作者王素等）