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鎂砂、鈣砂與白云石砂是鎂鈣質(zhì)耐火材料最重要的原材料。
01鎂砂
鎂砂主要分為輕燒氧化鎂、重?zé)趸V、電熔氧化鎂。
(1)輕燒氧化鎂，
亦稱苛性苦土，活性鎂砂，是一種由天然菱鎂礦石、水鎂石和由海水或鹵水中提取的氫氧化鎂Mg(OH)2,經(jīng)700?1000℃溫度下煅燒所獲得的輕燒氧化鎂，具有很高的比表面積，化學(xué)活性很大。其主要煅燒設(shè)備有沸騰爐、懸浮爐、隧道窯、反射窯、回轉(zhuǎn)窯等。輕燒氧化鎂主要作為耐火材料生產(chǎn)用高純鎂砂，中檔鎂和電熔氧化鎂的原料，也可作為鎂建材、鎂化工用原料。
(2)重?zé)趸V，
是將天然菱鎂石或輕燒氧化鎂球在豎窯或回轉(zhuǎn)窯中，于1500?2300℃溫度范圍內(nèi)煅燒，通過一系列物理化學(xué)變化，使MgO通過晶體長(zhǎng)大和致密化，轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀鯙槎栊缘臒Y(jié)鎂砂，亦稱重?zé)V砂。燒結(jié)鎂砂是生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火制品的重要原料，這種重?zé)V具有很高的耐火度。
(3)電熔鎂砂，
又稱電熔氧化鎂，是用較純凈的天然鎂石和輕燒氧化鎂，在高溫電弧爐內(nèi)加熱熔融，熔體自然冷卻，得到的晶粒發(fā)育良好，晶體粗大，直接結(jié)合程度高，結(jié)構(gòu)致密，而少量硅酸鹽和其他結(jié)合礦物相呈孤立狀分布的鎂砂;比燒結(jié)鎂砂更耐高溫，在氧化氣氛中，能在300℃以下保持穩(wěn)定，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗渣性和常溫下抗水化性均較燒結(jié)鎂砂優(yōu)越。電熔鎂砂除作為耐火材料高技術(shù)產(chǎn)品的原料外，還應(yīng)用于電力工業(yè)、航天工業(yè)和核工業(yè)等。
02鈣砂
以石灰石為原料獲取相對(duì)穩(wěn)定的氧化鈣砂或稱鈣砂，制備方法主要是高溫煅燒或電熔，使CaO結(jié)晶充分長(zhǎng)大，致密化，具有一定的耐水化性;或引入添加劑，在CaO顆粒表面形成覆蓋膜，防止其水化。
我國(guó)遼南地區(qū)有用電熔方法熔制鈣砂，結(jié)晶發(fā)育良好，CaO晶粒粗大。但這種砂抗水化性仍不理想，空氣中存放也很快就粉化了。所以，開發(fā)具有良好抗水化性、耐侵蝕性的鈣砂仍是耐火材料工作者的一個(gè)重要課題。CaO熔點(diǎn)2570℃,高溫下極為穩(wěn)定，即使有SiO2存在，也能與其反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的C2S和C3S,高溫強(qiáng)度高，即使進(jìn)入液相，黏度也很高，抗酸性熔渣、抗熱沖擊能力都強(qiáng)于MgO;但抵抗含鐵熔渣的侵蝕能力不如MgO。CaO吸收鐵氧將生成低熔點(diǎn)的(熔點(diǎn)1436℃)和C4AF(熔點(diǎn)1415℃)。CaO由于有吸收金屬液中P、S和Al2O3、SiO2等夾雜物的作用，含游離CaO的鎂鈣耐火材料在冶煉潔凈鋼方面的應(yīng)用備受重視。
03白云石砂
白云石砂由煅燒天然白云石制得，也稱燒結(jié)白云石，是生產(chǎn)鎂鈣耐火制品和冶金補(bǔ)爐料等的重要原料。白云石在加熱過程中主要發(fā)生礦物分解、新生礦物的形成、晶體長(zhǎng)大和燒結(jié)等物理化學(xué)變化。
白云石燒結(jié)的特點(diǎn)主要取決于煅燒溫度、時(shí)間和雜質(zhì)組成及含量。白云石在1700?1800℃溫度下煅燒后，方鈣石、方鎂石晶粒尺寸長(zhǎng)大，使體積穩(wěn)定，密度提高，一般可達(dá)3.0~3.4g/cm3,有抗水化能力。為達(dá)到一定的體積密度，可以采取提高煅燒溫度或者延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間的方法來實(shí)現(xiàn)。天然白云石煅燒過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3等與CaO反應(yīng)，形成一系列含鈣化合物，并隨溫度升高伴有液相產(chǎn)生，最終實(shí)現(xiàn)天然白云石在液相參與下的燒結(jié)。白云石中的Al2O3和Fe2O3是最有害的雜質(zhì)成分，它們基本都會(huì)形成低熔點(diǎn)的礦物相，尤其是Al2O3。當(dāng)然，這些低熔點(diǎn)礦物質(zhì)在游離CaO表面形成保護(hù)膜，可以提高燒結(jié)白云石的抗水化能力。
燒結(jié)白云石主晶相是方鎂石(含量約在30%-65%)和方鈣石(含量在25%~60%之間)，它們均是高熔點(diǎn)氧化物，兩者含量在90%?97%，其他低熔礦物如C4AF、C3A等總量在3%?10%，優(yōu)質(zhì)白云石的雜質(zhì)總量在5%以下。
目前對(duì)燒結(jié)白云石的水化問題尚無有效的技術(shù)措施，還難以貯存和運(yùn)輸，基本都是廠家就地煅燒使用。
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