白云石耐火原料的性能要求及烧结方式

白云石砂用途的概述

自然界中存在的碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MgCO3)的复盐叫天然白云石，其分子式为CaMg(CO3)2，常常因为含有不同的杂质而呈乳白色、灰白色、深灰色、淡灰色。烧结白云石是指将烧结较充分的白云石熟料经破碎筛分后所制成的具有适当粒度组成的散粒材料。

白云石耐火原料的性能要求及烧结方式

白云石的主要产地

白云岩是单矿物岩，主要由白云石组成。生产中习惯将白云岩称为白云石。

在我国，白云石矿的分布较广，且大多数白云石原料较纯，CaO含量不小于30%，MgO含量大于19%，CaO/MgO比值波动在1.40-1.68之间，杂质含量低。由于产地不同，白云石的杂质含量、分布及结晶的发育情况对烧结有很大的影响。一般纯度越高，杂质越少，烧结越困难。

白云石的烧结作用

由于白云石组成中含有47.72%的CO2,它受热分解后，能使白云石产生极大的失重或收缩，而且各氧化物之间要发生一系列反应，因此先要把白云石煅烧成性质和体积稳定，质地致密的烧结白云石熟料，才能用于制砖。

烧结白云石的分级和分类标准

烧结白云石按CaO和MgO含量可分为三级。各级又按熔剂化合物总量分为三类，见表2-4。

由于白云石中MgO和杂质（SiO2,Al2O3,Fe2O3)对制品的耐火性能有重要影响，故在原料的分级上均为重要指标。

特别是作为转炉内衬使用的白云石制品，对原料中的SiO2限制较严，因为原料中含过量的SiO2,在高温下，CaO的量不足以4全部的SiO2化合成硅酸三钙3CaO•SiO2而形成硅酸二钙2CaO•SiO2。而冷却过程中，硅酸二钙发生晶型转变，伴随体积膨胀，使物料粉碎。

什么叫轻烧？

轻烧是指在原料的烧结温度范围内，以较低的温度焙烧，使原料完成一部分物理化学反应，使矿石活化，增加晶格缺陷，促逬烧结。轻烧温度与熟料的性质有直接的关系。

什么叫二步煅烧？

将原料的烧结过程分两步进行。即首先将原料在较低的温度下轻烧，然后细粉碎，制成坯体或团块，再采用高温使其烧结，从而制成高密度熟料。

什么叫活化烧结？它有什么特征？

活化烧结是指将原料充分细磨（一般小于10um)后在较低的温度下烧结，制备成熟料的方法。用活化烧结法制备的熟料来生产制品，其产品具有体积密度高，气孔率低，而且经长时间保温，残余收缩小等特点，因而，在高温状态下使用，其稳定性好。

值得一提的是，采用活化烧结，其工艺与设备相对要复杂些，例如要求有高效率的振动磨，温差小、温度高的隧道窑，等静压机等。

轻烧白云石和死烧白云石

白云石原料在低于1000℃反应得到的产物为轻烧白云石，也叫苛性白云石。

轻烧白云石密度很低，只有1.45左右，机械强度很小，气孔率和化学活性较高，极易吸水潮解，生成Ca(OH)2和Mg(OH)2,使颗粒粉化，故不能直接用作制砖原料。它主要是在海水镁砂的生产过程中作为制取海水氢氧化镁的碱性反应剂。

当白云石经过1700-1800℃锻烧后，石灰、方镁石的晶体尺寸达到较大值，且体积稳定，有抗水性，不含或少含游离CaO,体枳密度达到3.0-3.4g/cm3时，就叫死烧白云石。

烧结白云石的主晶相是石灰(CaO)和方镁石(MgO)，它们均句是高熔点矿物的化合物，二者的含量加起来在90-97%之间。其中，石灰约占25-60%，方镁石约占30-65%或大于65%,低熔点矿物为C4AF和C3A，总量约5-15%,优质白云石在5%以下。

焦油沥青结合剂在焦油白云石砖中的作用

在生产焦油白云石制品时，一般采用焦油沥青结合剂。因为经过加热脱水的焦油沥青基本上不水化，同时，由于焦油、沥青均不透水，其包裹住白云石颗粒后可起到防水保护膜的作用，此外，由于焦油、沥青中的大量碳素能渗透到白云石熟料颗粒组织中去，同时其常温粘性大，有低温结合作用，因而采用焦油沥青结合剂混合加工时，能防止颗粒偏析，使坯料具有一定的可塑性，有利于制品成型，制品的常温强度也较高。

合成镁白云石砂的意义

由于天然白云石往往含有SiO2，Al2O3和Fe2O3等杂质，当白云石分解后，随着温度的提高，将与CaO、MgO反应生成低熔点的化合物，而采用优质菱镁矿与石灰石合成镁质白云石砂，就可以避免上述反应发生，制出性能更好的制品。

合成镁质白云石砂一般是分二步煅烧制成的。是将优质菱镁矿、石灰石原料在1000℃以下低温轻烧，经轻烧后得到活性的MgO、CaO，然后充分消化CaO，再将石灰和轻烧镁石按要求的MgO/CaO(—般MgO/CaO=75/20)进行配料，共同细磨，陈化，混合成型，干燥，再经高温锻烧，即获得合成镁质白云石孰料。

影响镁质白云石砂显微结构的因素

影响镁质白云石砂显微结构的主要因素有杂质成分与温度。杂质成分少、纯度高，有利于形成MgO-MgO的直接结合，反之亦然。在各种杂质成分中Fe2O3与A12O3能与CaO、MgO形成低熔物或连续固溶体，能活化晶格，增加晶格缺陷，促进方镁石的结晶长大和物料的烧结。所以少量Fe2O3和A12O3的存在是有益的，尤其是少量Fe2O3的存在应视为有益组成。至于SiO2在MgO-CaO-SiO2系统中，除生成方镁石外，由于合成镁质白云石砂中CaO含量很高（约25%左右）CaO/设SiO2比值必然很高，并且原料粒度细，均匀度好，反应产物主要是C3S，有少量的C2S。虽然C3S熔点高，有利于制品的高温性能，但SiO2的存在使液相的粘度高，对提高制品的直接结合程度和改善高温强度不利。

至于温度，尽可能高的烧成温度有利于提高制品的直接结合程度。同时，为使质点运动和质点的反应完全，还需在高温阶段保温一段时间。