鎂鈣砂是指按給定的CaO/SiO2比值釆用合成工藝制得的鎂鈣質耐火原料。亦稱高鈣鎂砂。用于制造鎂鈣磚。隨著煅燒溫度的提高，可使C4AF百分布在方鎂石晶粒之間逐漸集聚到方鎂石晶粒夾角空隙處，致使磚的高溫強度提高。合成鎂鈣砂雖然比(bi)普(pu)通鎂磚(zhuan)用(yong)砂的含鈣(gai)量高(gao)得多(duo)，但(dan)由(you)于無游離(li)CaO3，制磚(zhuan)工藝與普(pu)通鎂磚(zhuan)相(xiang)同，仍然可用(yong)亞硫(liu)酸紙漿廢(fei)液作結合(he)劑。鎂鈣(gai)砂根據生(sheng)產工藝的不同，可分(fen)為燒(shao)結鎂鈣(gai)砂和電熔鎂鈣(gai)砂兩種，

下文中，我(wo)們將總結兩種鎂(mei)鈣砂各自的(de)合成工(gong)藝，從而(er)了解(jie)兩種工(gong)藝的(de)不同之處。

1、燒(shao)結鎂鈣(gai)砂的合成  

      以輕(qing)燒(shao)高純白(bai)云石(shi)和高純菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)為原(yuan)料(liao)，并嚴格(ge)控制工藝條(tiao)件(jian)，可以在中溫(wen)隧道窯或堅窯中制得致密的(de)(de)(de)、性(xing)能(neng)良好的(de)(de)(de)合成鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)。燒(shao)結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)合成一般采用二(er)步煅燒(shao)法工藝：輕(qing)燒(shao)壓坯(pi)死燒(shao)。輕(qing)燒(shao)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)在于活(huo)化晶(jing)格(ge)。輕(qing)燒(shao)是(shi)指在原(yuan)料(liao)燒(shao)結(jie)(jie)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)范(fan)圍內，以較低的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)焙(bei)燒(shao)，使原(yuan)料(liao)完(wan)成一部(bu)分物理化學反(fan)應，增加晶(jing)格(ge)缺陷，從而提(ti)高活(huo)性(xing)，促進(jin)燒(shao)結(jie)(jie)。輕(qing)燒(shao)溫(wen)度(du)對(dui)原(yuan)料(liao)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)影(ying)響(xiang)很大，它直接關系到最終熟料(liao)的(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)(jie)溫(wen)度(du)與(yu)體(ti)積(ji)密度(du)。白(bai)云石(shi)和菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)的(de)(de)(de)更佳輕(qing)燒(shao)溫(wen)度(du)約為900℃。死燒(shao)是(shi)在更高溫(wen)度(du)下(xia)進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)一種燒(shao)結(jie)(jie)方法。鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)一般在1700?1800℃下(xia)進(jin)行(xing)(xing)煅燒(shao)。合成燒(shao)結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)二(er)步煅燒(shao)工藝見圖(tu)1。

為(wei)了(le)獲得致密度高，性(xing)能良好的(de)燒結鎂(mei)鈣砂(sha)，各工藝參數須受到嚴格控制，分為(wei)以下幾個方面

(1)消化處理  

      輕(qing)燒(shao)白云石(shi)需要提前(qian)加(jia)水(shui)充分消(xiao)化(hua)(hua)，因為氧化(hua)(hua)鈣(gai)非(fei)常容易水(shui)化(hua)(hua)產生氫氧化(hua)(hua)鈣(gai)和發生體(ti)積膨(peng)脹(zhang)，而且(qie)輕(qing)燒(shao)白云石(shi)屬(shu)于多孔(kong)聚集體(ti)，難以燒(shao)結(jie)，導致成(cheng)型坯體(ti)粉化(hua)(hua)。一般(ban)消(xiao)化(hua)(hua)需要加(jia)水(shui)40wt%?45wt%。消(xiao)化(hua)(hua)在(zai)剛開始15min內最(zui)為劇烈，到(dao)60min時(shi)已基本完成(cheng)。這時(shi)，鎂鈣(gai)砂的(de)燒(shao)結(jie)性能(neng)更好，再增加(jia)消(xiao)化(hua)(hua)時(shi)間，對燒(shao)結(jie)性能(neng)的(de)影響不(bu)大(da)。

(2)成型壓(ya)力  

      為(wei)了生(sheng)(sheng)產出(chu)合格的鎂(mei)鈣砂(sha)，半成品的體積密度必須為(wei)2.0g/cm3。由于鎂(mei)鈣砂(sha)是全由細粉制成的，壓力(li)(li)過大時，會產生(sheng)(sheng)彈性后效而層裂。因此，成型壓力(li)(li)得(de)控制適當。

(3)燒結助劑  

      燒(shao)(shao)結劑(ji)能(neng)(neng)與MgO、CaO形成低熔物或連續固熔體(ti)，能(neng)(neng)活化晶(jing)格(ge)、增(zeng)加晶(jing)格(ge)缺陷，促(cu)進方鎂石晶(jing)體(ti)長大和物料的(de)燒(shao)(shao)結，從而提高(gao)鎂鈣砂的(de)體(ti)積密度及抗水化性能(neng)(neng)。常(chang)用的(de)燒(shao)(shao)結劑(ji)主要有TiO2、Fe2O3、V2O5、CeO、ZrO2等。為了(le)不影響(xiang)高(gao)溫使用性能(neng)(neng)，燒(shao)(shao)結劑(ji)的(de)加入量(liang)應(ying)根(gen)據原料中的(de)雜質(zhi)含(han)量(liang)確定，其(qi)量(liang)一般為：0.5wt%~1.0wt%。

(4)原(yuan)料的粒度  

      為了促進(jin)鎂(mei)鈣砂的(de)燒結，需要對原料進(jin)行充(chong)分細磨。物料在機械力的(de)作用下產生(sheng)扭曲，晶(jing)體(ti)表(biao)面和內部(bu)的(de)結合(he)鍵被破壞，晶(jing)格的(de)增長進(jin)一步增大了結構缺陷，使物料的(de)比表(biao)面積極大地增加。而(er)燒結時(shi)，這些能(neng)(neng)量轉換為燒結的(de)動能(neng)(neng)，從(cong)而(er)促進(jin)了燒結。  

(5)原料純度的控制  

      主要是控制Al2O3、SiO2、Fe2O3的(de)(de)(de)含(han)量(liang)。鎂鈣砂中的(de)(de)(de)CaO能(neng)與Al2O3和(he)Fe2O3反應生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)Ca4Al2Fe2O10(Tm=1415℃)，該(gai)化學作用導(dao)致(zhi)更低(di)共熔點溫度在(zai)MgO-CaO的(de)(de)(de)系(xi)統中下(xia)降(jiang)。因為(wei)該(gai)系(xi)統是穩定(ding)的(de)(de)(de)液相(xiang)，其抗(kang)腐蝕性會降(jiang)低(di)，即使該(gai)液相(xiang)可以使MgO-CaO的(de)(de)(de)燒(shao)結，也須使Al2O3和(he)Fe2O3的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分在(zai)系(xi)統中受到(dao)控制。通常Al2O3的(de)(de)(de)含(han)量(liang)限制在(zai)0.5wt%以內(nei)。SiO2會使低(di)MgO/CaO比值的(de)(de)(de)MgO-CaO-C的(de)(de)(de)抗(kang)渣性能(neng)下(xia)降(jiang)，而(er)且(qie)(qie)產(chan)生(sheng)Ca2SiO4和(he)Ca3SiO5在(zai)消(xiao)耗MgO-CaO-C中CaO的(de)(de)(de)前提下(xia)，由于在(zai)高溫下(xia)的(de)(de)(de)CaCaO的(de)(de)(de)所(suo)占的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)份與SiO2雜質(zhi)產(chan)生(sheng)反應一(yi)部分生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)Ca2SiO4，另一(yi)部分生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)Ca3SiO5。在(zai)冷卻期間，Ca2SiO4產(chan)生(sheng)晶型轉(zhuan)化且(qie)(qie)夾雜著體積(ji)膨脹，導(dao)致(zhi)其粉碎(sui)。因此，必(bi)須控制其所(suo)占的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分在(zai)1wt%之內(nei)。

(6)浸鹽(yan)處理  

      為了(le)使MgO-CaO-C磚具有更好(hao)的(de)抗水化性能(neng)(neng)，在不影響使用的(de)條件下，對合(he)成(cheng)鎂(mei)(mei)鈣砂成(cheng)品(pin)進行縮聚(ju)磷酸(suan)鹽復合(he)溶液處(chu)理。縮聚(ju)磷酸(suan)根和與(yu)鎂(mei)(mei)鈣熟料(liao)表面(mian)的(de)發(fa)生反應，生成(cheng)了(le)磷酸(suan)氫鈣和磷酸(suan)二氫鈣等不溶性磷酸(suan)鹽覆(fu)蓋層，提(ti)高(gao)了(le)鎂(mei)(mei)鈣熟料(liao)的(de)抗水化性能(neng)(neng)。  

2、電(dian)熔鎂(mei)鈣砂(sha)的合成  

      電熔鎂鈣砂是以天然菱鎂礦和白云石礦為原料，按照一定的比例混配，在2750℃以上的高溫熔融而成的。電熔鎂砂由于熔(rong)煉(lian)充分，晶格完整，活性(xing)較小。其顯微結構特征(zheng)為：在(zai)砂表面呈(cheng)熔(rong)融狀態的主(zhu)晶相方(fang)鎂石(shi)(MgO晶粒：0.02?0.20mm)與呈(cheng)彎曲薄膜的方(fang)鈣(gai)石(shi)彼此相互(hu)包(bao)裹，且分布(bu)均勻、結構致密(mi)。MgO、CaO呈(cheng)均勻分布(bu)的三維網狀結構，使(shi)之具有較高(gao)的耐(nai)侵蝕性(xing)和抗(kang)(kang)水化(hua)性(xing)。電(dian)熔(rong)鎂鈣(gai)砂的強度、抗(kang)(kang)渣侵蝕性(xing)能皆優于燒結鎂鈣(gai)砂。

(1)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)對比(bi)：鎂鈣(gai)砂的強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)取決(jue)于(yu)體積(ji)密度(du)(du)(du)(du)(du)和燒(shao)成溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)。體積(ji)密度(du)(du)(du)(du)(du)越高，則粉化率(lv)就越低;燒(shao)成溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越高，則體積(ji)密度(du)(du)(du)(du)(du)就越大(da)，強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)也就越高。電熔鎂鈣(gai)砂是經2750℃以(yi)上的高溫(wen)熔融(rong)(rong)而成的。在熔融(rong)(rong)狀態(tai)下，原料之間充分接觸反應，其(qi)堆積(ji)密度(du)(du)(du)(du)(du)幾乎達到更大(da)。而且(qie)，其(qi)熔融(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)更遠遠大(da)于(yu)二(er)步鍛燒(shao)的重燒(shao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(1700℃?1800℃)，其(qi)晶粒較(jiao)大(da)，發育更完(wan)整。可見，電熔鎂鈣(gai)砂的強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)要高于(yu)燒(shao)結鎂鈣(gai)砂。  

(2)抗渣侵蝕性能對比：由于電熔鎂鈣砂的次晶相方鈣石和主晶相方鎂石具有高強度的結合，且燒結鎂鈣砂與其具有相同的抗渣侵蝕機理，導致填充在主晶相夾角處的為電熔鎂鈣砂與鋼渣產生化學反應的低熔物，不易生成大面積液相。故合成鎂鈣砂的抗渣性不(bu)如電(dian)熔鎂(mei)鈣砂的好。