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。
白云石加热到700~900℃时分解为二氧化碳和氧化钙、氧化镁的混合物,称苛性镁云石,易与水发生反应。当白云石经1500℃煅烧时,氧化镁成为方镁石,氧化钙转变为结晶 a-CaO,结构致密,抗水性强,耐火度高达2300℃。我国白云岩矿床分布在碳酸盐岩岩系中,时代愈老的地层赋存的矿床愈多,且多集中于震旦系底层中。如东北的辽河群、内蒙古的桑子群、福建的建瓯群中都有白云岩矿床产出。其次,震旦系、寒武系中白云岩矿床也比较广泛,如辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏等地也由大型矿床产出。石炭、二叠系中的白云岩矿床多分布于湖北、湖南、广西、贵州等地。
白云石粉按用途分为两大类:冶金炉料用白云石、高品质重钙厂家耐火材料用白云石,这两大功用的白云石均以氧化镁含量划分牌号。冶金炉料用白云石按氧化镁含量只设一个牌号,即:LBYS19。绥化重钙耐火材料用白云石按氧化镁含量分为五个牌号,即:NBYS22、NBYS20、NBYS19、NBYS18、 NBYS16,其中 NBYS22、NBYS19 又分为 A、B 两级,NBYS20 分为 A、B、C 三级。在今天的这篇文章中,我们主要介绍耐火材料用白云石。耐火材料用白云石取自汉语拼音的“耐白云石”字首,后面的数字为氧化镁的百分含量。
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。
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。