白云石砂的工藝及性能特點(diǎn)

合成白云石砂是在充分分析白云石化學(xué)組成、CaO-MgO-Fe2O3-Al2O3-SiO2五元系高溫下的相關(guān)系與熔融關(guān)系基礎(chǔ)上，針對各礦物相的特點(diǎn)和制造與使用中的作用，以菱鎂石、白云石為原料，人工控制其組成與結(jié)構(gòu)而開發(fā)的一種鎂鈣砂。實(shí)踐表明，合成鎂白云石砂與普通白云石砂相比，有許多優(yōu)越性。

依據(jù)相組成特征分析，首先確立合成鎂白云石砂w(MgO)/w(CaO)比和雜質(zhì)總量。針對我國原料資源的情況，一般按w(MgO)/W(CaO)=(75±2)/(20±2)，雜質(zhì)Fe2O3、Al2O3、SiO2總量低于2.5%(或15%)級別，選取原料，采用二步煅燒工藝制造合成砂。

在上述工藝流裎中，菱鎂石原料是否精選或精選方法(浮選、熱選等)，應(yīng)視原料的純度和對合成砂的化學(xué)成分要求而定。菱鎂石、白云石的輕燒溫度，應(yīng)視原料產(chǎn)地不同而異，依據(jù)各地實(shí)踐，有如下經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式：

菱鎂石輕燒溫度=原料分解溫度+(250±20)℃

一般菱鎂石在900~1000℃輕燒，而白云石在1000~1100℃輕燒，能保持較好的活性，對輕燒粉的消化與陳化，起到了熱化學(xué)破碎作用，經(jīng)輕燒后的MgO、CaO晶粒在1?3μm，遇水消化將進(jìn)一步細(xì)化。再經(jīng)細(xì)磨，將大大提高其分散度。這是二步煅燒活化燒結(jié)的關(guān)鍵之一。遼南某企業(yè)采用這種工藝制得MgO+CaO含量高于97%，CaO含量在20%~25%的合成砂經(jīng)防水化處理可以在空氣中保存一年不粉化。高壓壓球(坯)和高溫煅燒也很關(guān)鍵，壓球(坯)密度一般在1.85-2.10g/cm3之間，可達(dá)2.35g/cm3。煅燒可以在回轉(zhuǎn)窯、豎窯和隧道窯內(nèi)進(jìn)行，目前國內(nèi)主要釆用豎窯煅燒，鍛燒溫度波動在1650~1700℃，制得合成砂的顆粒體積密度在3.28?3.35g/cm3之間。如果釆用回轉(zhuǎn)窯煅燒，還可以進(jìn)一步提高合成砂的煅燒溫度。如果能將煅燒溫度提高至1800℃以上，可制得抗水化型的優(yōu)質(zhì)合成鎂白云石砂。合成鎂白云石砂也可以采用一步鍛燒工藝，即將高純鎂精礦與白云石進(jìn)超細(xì)磨，-320目含量在90%以上，成型壓力達(dá)137MPa以上，豎窯煅燒溫度為1700?1800℃。

合成鎂白云石砂原料經(jīng)優(yōu)化后組成更合理，成分更均勻，制造工藝更科學(xué)合理，因此，它的許多性質(zhì)較傳統(tǒng)的燒結(jié)白云石砂更優(yōu)越。首先，合成砂化學(xué)純度高，MgO/CaO比值合理(通?？刂圃?5/25)，礦物組成更加理想。主晶相方鎂石、方鈣石合量在90%以上，純度高者達(dá)95%甚至97%以上。而基質(zhì)相以高熔點(diǎn)的硅酸三鈣(C3S,2070℃分解)為主，低熔點(diǎn)的C4AF和C2F含量一般均較少。其次，顯微結(jié)構(gòu)好。由于合成砂原料經(jīng)輕燒、充分混合、細(xì)磨和高溫煅燒，使得方鎂石，方鈣石結(jié)晶發(fā)育良好，方鎂石晶粒間直接結(jié)合程度高，連成網(wǎng)絡(luò);方鈣石均勻充填在方鎂石晶間空隙內(nèi)，為其所包圍。基質(zhì)相C3S粒狀或不規(guī)則狀晶體多是集聚出現(xiàn)。少量C4AF和C2F分布在上述晶體之間，呈不規(guī)則孤立狀。表2-1表明煅燒溫度對方鎂石、方鈣石晶粒大小的影響。

合成鎂白云石砂化學(xué)礦物組成和顯微組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，決定了它在性能上耐高溫，高溫強(qiáng)度高，抗渣侵蝕能力強(qiáng)，抗水化性能好;上晶相MgO(熔點(diǎn)2800℃)、CaO(熔點(diǎn)2570℃)和主要基質(zhì)相C2S(2070℃分解為CaO和液相)均為高熔點(diǎn)礦物，決定了材料具有較高的耐高溫性能。較高的煅燒溫度使方鎂石晶粒發(fā)育成多角形，直接結(jié)合程度增強(qiáng)，其高溫抗折強(qiáng)度相應(yīng)提高。鎂白云石砂中易水化的CaO由于均勻充填在MgO晶間的空隙內(nèi)或被包裹在MgO晶粒內(nèi)，在一定程度上屏蔽了CaO的水化通道，提高了合成砂的抗水化性能。