白云石砂的主要成分为碳酸镁钙,摩氏硬度值(MOH)在3.5到4之间。白云石矿主要成分为碳酸钙和碳酸镁。这种石材在外观上看来非常接近石灰石,事实上,在发现石灰石沉积物的地区,也会经常发现白云石。大多数白云石的沉积物含有一定比例的石灰石。区别白云石的重要依据是岩石中白云石矿物质的含量不少于50%。另外,白云石是多孔性石材。因构成白云石的化学成分对酸性物质不敏感,白云石具有更佳的耐候性。
白云石粉为代表的白云石质耐火材料为1879年托马斯转炉发明以来传统的耐火材料,如前面所述,它属于作为耐火砖的新的耐火材料材质,为即古老又年轻的耐火材料。为人人皆知的平炉、电炉的炉底料、修补料频繁使用的耐火材料。作为耐火砖的白云石质耐火材料,当时在几乎不使用的理由除了没有托马斯转炉之外,还存在着日本本土高温多湿的气候的地方较多,也就是说,是由于生白云石(CaCO3、MgCO3)的烧成所产生游离石灰(free CaO)引起水化崩坏现象的原因所产生的。
生产白云石砂的原料有三类:镁质原料:菱镁矿(或浮选镁精矿)、海水氢氧化镁、水镁石;钙质原料:消石灰Ca(OH)2;镁钙质原料:白云石、镁白云石。二、工艺过程,根据对镁白云石砂的质量要求,可采取不同的原料组合,其生产工艺过程也有区别。一步和二步煅烧工艺都可用于生产镁白云石砂,普通镁白云石砂主要用于制造普通镁白云石砖,多用一步法生产;二步煅烧得到的镁白云石砂纯度高、密度大,用它制成的耐火砖高温机械强度也高。常见的工艺过程有:用杂质(SiO2+Al2O3+Fe2O3)小于1%的特级菱镁矿和特级白云石分别轻烧、细磨,经配料、混合、消化(水化)、困料、混练、压坯,烧成得到镁白云砂。
体积密度是镁白云石砂的重要质量指标,它反映出熟料的烧结程度,并直接影响到熟料的抗水化性能(粉化率)。以镁精矿轻烧粉与消石灰配合生产镁白云石砂时,抚顺高纯度煅花蕊石混合料的混磨细度对熟料体积密度的影响以及体积密度与粉化率的合成镁白云石砂的烧成温度与所用原料、原料中杂质含量、烧成设备有关。一般烧成温度为1650℃左右,抚顺煅花蕊石烧成温度愈高,熟料的密度增大(在烧结温度范围内)、强度愈高保温时间对镁白云石砂致密度的影响也十分明显。
MgO-CaO系白云石砂原矿石较难烧结,MgO与CaO属阳离子惰性气休型的电子层结构,具有低的极性,不易扩散,且颗粒表面倾向于形成双电层,阻碍直接接触的机会,这种低极性的阳离子氧化物,只有在温度近于其熔点时,才会出现结构缺陷。空位的出现和离子扩散过程的发生,也只有在接近熔点的温度下才有可能,故高纯致密碱性原矿石,均难烧结。白云石复盐〔Ca • Mg(CO3)2热分解后,仍是CaO与MgO两相共存,互溶程度小,故纯白云石(CaO·MgO)、较纯MgO或CaO更难烧结,采用在MgO中掺入CaO,增加CaO-CaO 的接触机会;或在白云石中掺入MgQ,提高MgO含量,增加MgO-MgO接触机会,可以改善其烧结性能。