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。
白云石砂的烧结是非常困难的,纯的白云石烧结温度极高(1900~2000℃)。白云石难于烧结的原因主要有三:其一,白云石的煅烧产物CaO和MaO都是高熔点氧化物,低温下不可能将它们烧结至高密度;其二,在通常烧结温度下,MgO-CaO二元系中不存在MgO与CaO的化合物,CaO与MgO的固溶量也极为有限,而且Ca2+在MgO中和Mg2+在CaO中的扩散系数均很小,低于1900℃下不可能通过固相扩散使CaO与MgO的混合物致密化;其三,白云石煅烧后形成团聚结构,烧结理论表明仅靠固相扩散不可能使具有团聚结构的坯体烧结致密。
白云石烧结的特点主要取决于煅烧温度、时间和杂质组成及含量。白云石在1700〜1800℃温度下煅烧后,方钙石、方镁石晶粒尺寸长大,使体积稳定,密度提高,一般可达3.0~3.4g/cm3,有抗水化能力。为达到一定的体积密度,可以采取提高煅烧温度或者延长烧结时间的方法来实现。天然白云石煅烧过程中产生的杂质氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3等与CaO反应,形成一系列含钙化合物,并随温度升高伴有液相产生,最终实现天然白云石在液相参与下的烧结。
白云石质耐火制品的工艺生产流程有几种,其中主要的是白云石熟料的制取,并用这共熟料来生产抗水性白云石砖。为了制砖,熟料要在球磨内细粉碎,泥料在碾机内加工并在此时加入糖蜜和水。鹤壁白云石目生坯成型时,泥抖水分为3一4%,压力为600-800公斤/平方厘米。生坯在110-120℃干燥12小时后,就在隧道窑内于1550℃成。高品质白云石目白云石质耐火材料的耐火度在1780℃以上;2公斤/平方里面负荷下的荷重软化于1550℃开始,1610℃终了;容重是2.87克/立方里面;抗压强度极限为100-150公斤/平方里面。
总的来讲,大理石、石灰石和白云石这三种石材可以作为建筑材料交替使用。但即使是属于同一类别的石材,其物理属性也各不相同。在决定哪一种石材最适合使用前,要将石材的吸收性、密度和结构上的完整性等因素全部考虑在内。可以借鉴其他建筑物的石材使用情况。比如,一座有100年历史的建筑物的外墙就可以作为我们外墙工程的参考。石灰石的吸收性较强,鉴于这一特点,我们在用石灰石铺设地面等区域时,要将乱涂乱写等日后易出现的污染考虑在内。在易受环境损坏、受重压的区域要使用密度大且吸收性小的石材。