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MgO-CaO系白云石砂原礦石較難燒結(jié),MgO與CaO屬陽離子惰性氣休型的電子層結(jié)構(gòu),具有低的極性,不易擴(kuò)散,且顆粒表面傾向于形成雙電層,阻礙直接接觸的機(jī)會,這種低極性的陽離子氧化物,只有在溫度近于其熔點時,才會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷??瘴坏某霈F(xiàn)和離子擴(kuò)散過程的發(fā)生,也只有在接近熔點的溫度下才有可能,故高純致密堿性原礦石,均難燒結(jié)。白云石復(fù)鹽〔Ca ? Mg(CO3)2熱分解后,仍是CaO與MgO兩相共存,互溶程度小,故純白云石(CaO·MgO)、較純MgO或CaO更難燒結(jié),采用在MgO中摻入CaO,增加CaO-CaO 的接觸機(jī)會;或在白云石中摻入MgQ,提高M(jìn)gO含量,增加MgO-MgO接觸機(jī)會,可以改善其燒結(jié)性能。
白云石砂的燒結(jié)是非常困難的,純的白云石燒結(jié)溫度極高(1900~2000℃)。白云石難于燒結(jié)的原因主要有三:其一,白云石的煅燒產(chǎn)物CaO和MaO都是高熔點氧化物,四平高純度磚原料低溫下不可能將它們燒結(jié)至高密度;其二,在通常燒結(jié)溫度下,MgO-CaO二元系中不存在MgO與CaO的化合物,CaO與MgO的固溶量也極為有限,磚原料價格而且Ca2+在MgO中和Mg2+在CaO中的擴(kuò)散系數(shù)均很小,低于1900℃下不可能通過固相擴(kuò)散使CaO與MgO的混合物致密化;其三,白云石煅燒后形成團(tuán)聚結(jié)構(gòu),燒結(jié)理論表明僅靠固相擴(kuò)散不可能使具有團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的坯體燒結(jié)致密。
總的來講,大理石、石灰石和白云石這三種石材可以作為建筑材料交替使用。但即使是屬于同一類別的石材,其物理屬性也各不相同。在決定哪一種石材最適合使用前,要將石材的吸收性、密度和結(jié)構(gòu)上的完整性等因素全部考慮在內(nèi)??梢越梃b其他建筑物的石材使用情況。比如,一座有100年歷史的建筑物的外墻就可以作為我們外墻工程的參考。石灰石的吸收性較強(qiáng),鑒于這一特點,我們在用石灰石鋪設(shè)地面等區(qū)域時,要將亂涂亂寫等日后易出現(xiàn)的污染考慮在內(nèi)。在易受環(huán)境損壞、受重壓的區(qū)域要使用密度大且吸收性小的石材。
鎂白云石砂的另一個結(jié)構(gòu)特點是方鈣石的結(jié)晶尺寸總比方鎂石小。所列為不同燒成制度下方鈣石與方鎂石結(jié)晶尺寸的對比。這是因為方鈣石被連續(xù)的方鎂石相所包圍,即方鈣石在鎂白云石砂的顯微結(jié)構(gòu)中不是連續(xù)相。在大的方鈣石晶簇中,方鈣石的生長依賴于Ca2+在方鈣石晶格中的擴(kuò)散而進(jìn)行,是一種簡單的 CaO-CaO晶界遷移過程:但對于小的、被孤立的方鈣石晶粒或晶簇,Ca2+的擴(kuò)散必須穿過MgO相,使方鈣石晶粒生長的活化能較大,生長速率較方鎂石小。
電熔白云石砂。白云石砂也可以用電熔法制得。電熔白云石砂具有較高的純度,方鎂石分散于方鈣石中,方鎂石; 方鈣石、方鈣石; 方鈣石、方鎂石; 方鎂石之間為完全直接結(jié)合,膠結(jié)物極少,方鈣石和方鎂石的晶體尺寸比燒結(jié)白云石中的大。電熔白云石砂的抗化學(xué)侵蝕能力比燒結(jié)白云石強(qiáng),但抗水化能力孰強(qiáng)孰劣目前觀點尚不統(tǒng)一。我國目前生產(chǎn)電熔白云石砂仍以臺式爐為主,熔塊成分及結(jié)構(gòu)不均勻,呈蜂窩狀結(jié)構(gòu),每爐產(chǎn)品除有品質(zhì)較好的優(yōu)質(zhì)砂之外,還有大量的次品砂。
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