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。合成鎂鈣砂雖然比普通鎂磚用(yong)砂的含鈣(gai)量高(gao)得多，但由于無游離CaO3，制磚工(gong)藝與(yu)普通鎂磚相(xiang)同，仍然可(ke)用(yong)亞(ya)硫酸(suan)紙漿(jiang)廢液作結合劑。鎂鈣(gai)砂根據(ju)生產(chan)工(gong)藝的不同，可(ke)分(fen)為(wei)燒結鎂鈣(gai)砂和電熔鎂鈣(gai)砂兩種，

下文中，我們將總結(jie)兩種鎂鈣砂各(ge)自的合成工藝，從(cong)而了解(jie)兩種工藝的不同之處。

1、燒結鎂鈣(gai)砂的合(he)成  

      以輕燒(shao)高純白(bai)云石(shi)和高純菱鎂(mei)(mei)礦為(wei)原(yuan)料(liao)，并嚴格控制工藝(yi)(yi)條件，可以在中溫(wen)(wen)隧道窯或堅窯中制得致密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)、性能良好的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂。燒(shao)結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)般采用二(er)步(bu)煅燒(shao)法工藝(yi)(yi)：輕燒(shao)壓(ya)坯死燒(shao)。輕燒(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)在于活化晶(jing)(jing)格。輕燒(shao)是(shi)指在原(yuan)料(liao)燒(shao)結(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度范圍內，以較低的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度焙(bei)燒(shao)，使原(yuan)料(liao)完成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)部分物理化學(xue)反應，增(zeng)加晶(jing)(jing)格缺陷，從而提高活性，促進燒(shao)結(jie)(jie)。輕燒(shao)溫(wen)(wen)度對原(yuan)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)活性影響很大，它直接關(guan)系到(dao)最終熟料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)(jie)溫(wen)(wen)度與體積密(mi)度。白(bai)云石(shi)和菱鎂(mei)(mei)礦的(de)(de)(de)(de)(de)更佳輕燒(shao)溫(wen)(wen)度約為(wei)900℃。死燒(shao)是(shi)在更高溫(wen)(wen)度下(xia)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)燒(shao)結(jie)(jie)方(fang)法。鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂一(yi)(yi)般在1700?1800℃下(xia)進行(xing)煅燒(shao)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)燒(shao)結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)砂的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)步(bu)煅燒(shao)工藝(yi)(yi)見圖1。

為了獲得致密度高，性能良好的燒結鎂鈣砂，各工(gong)藝參數須受(shou)到嚴格(ge)控制，分(fen)為以下幾(ji)個(ge)方面

(1)消化處理(li)  

      輕燒(shao)白(bai)云石需要(yao)提前加(jia)(jia)水(shui)(shui)充分消(xiao)(xiao)(xiao)化，因為(wei)氧(yang)化鈣(gai)(gai)非常容易(yi)水(shui)(shui)化產(chan)生氫氧(yang)化鈣(gai)(gai)和發生體積膨(peng)脹(zhang)，而且輕燒(shao)白(bai)云石屬(shu)于(yu)多孔聚集(ji)體，難以燒(shao)結(jie)，導致成型(xing)坯體粉(fen)化。一(yi)般消(xiao)(xiao)(xiao)化需要(yao)加(jia)(jia)水(shui)(shui)40wt%?45wt%。消(xiao)(xiao)(xiao)化在剛開(kai)始15min內最為(wei)劇(ju)烈，到60min時已基本完成。這時，鎂鈣(gai)(gai)砂的(de)燒(shao)結(jie)性能更(geng)好，再(zai)增加(jia)(jia)消(xiao)(xiao)(xiao)化時間(jian)，對燒(shao)結(jie)性能的(de)影(ying)響不大。

(2)成型(xing)壓(ya)力  

      為了生(sheng)產出合格的(de)(de)鎂鈣砂(sha)，半成(cheng)品(pin)的(de)(de)體積密度必須為2.0g/cm3。由(you)于鎂鈣砂(sha)是(shi)全由(you)細粉(fen)制成(cheng)的(de)(de)，壓力(li)過大(da)時，會產生(sheng)彈(dan)性后效而(er)層裂。因(yin)此，成(cheng)型壓力(li)得控(kong)制適當。

(3)燒結助劑  

      燒結(jie)劑能(neng)與MgO、CaO形成低熔物或連續固熔體，能(neng)活化晶(jing)格(ge)、增加晶(jing)格(ge)缺陷(xian)，促(cu)進方鎂(mei)石(shi)晶(jing)體長(chang)大和物料的(de)(de)燒結(jie)，從而提高鎂(mei)鈣砂的(de)(de)體積密度及抗水化性能(neng)。常(chang)用的(de)(de)燒結(jie)劑主(zhu)要(yao)有TiO2、Fe2O3、V2O5、CeO、ZrO2等(deng)。為(wei)了不影(ying)響高溫使(shi)用性能(neng)，燒結(jie)劑的(de)(de)加入量應根據原料中(zhong)的(de)(de)雜質含(han)量確定，其(qi)量一般為(wei)：0.5wt%~1.0wt%。

(4)原料的粒度  

      為了(le)促(cu)進(jin)鎂鈣(gai)砂的燒結，需要對原料進(jin)行充分細(xi)磨(mo)。物料在機械力的作用下(xia)產生扭(niu)曲，晶體(ti)表面和內部的結合(he)鍵被破壞，晶格(ge)的增長進(jin)一步增大了(le)結構(gou)缺陷，使物料的比表面積(ji)極大地增加(jia)。而(er)燒結時(shi)，這(zhe)些能量轉換為燒結的動能，從而(er)促(cu)進(jin)了(le)燒結。  

(5)原料純度(du)的控制  

      主要是(shi)控(kong)制Al2O3、SiO2、Fe2O3的(de)(de)(de)含量(liang)。鎂鈣(gai)砂中(zhong)的(de)(de)(de)CaO能(neng)與Al2O3和Fe2O3反應生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)Ca4Al2Fe2O10(Tm=1415℃)，該(gai)化學作(zuo)用導致更低(di)(di)共熔點(dian)溫(wen)度在(zai)MgO-CaO的(de)(de)(de)系統中(zhong)下(xia)降(jiang)。因為該(gai)系統是(shi)穩(wen)定的(de)(de)(de)液相，其抗腐蝕性會降(jiang)低(di)(di)，即使該(gai)液相可以使MgO-CaO的(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)，也須使Al2O3和Fe2O3的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)在(zai)系統中(zhong)受(shou)到(dao)控(kong)制。通常Al2O3的(de)(de)(de)含量(liang)限制在(zai)0.5wt%以內(nei)。SiO2會使低(di)(di)MgO/CaO比值的(de)(de)(de)MgO-CaO-C的(de)(de)(de)抗渣性能(neng)下(xia)降(jiang)，而且產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)Ca2SiO4和Ca3SiO5在(zai)消耗MgO-CaO-C中(zhong)CaO的(de)(de)(de)前提下(xia)，由于在(zai)高溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)CaCaO的(de)(de)(de)所占的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)份與SiO2雜質產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反應一部(bu)分(fen)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)Ca2SiO4，另(ling)一部(bu)分(fen)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)Ca3SiO5。在(zai)冷卻期間，Ca2SiO4產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)晶型轉(zhuan)化且夾雜著體積膨(peng)脹，導致其粉碎。因此(ci)，必須控(kong)制其所占的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)在(zai)1wt%之內(nei)。

(6)浸鹽處理  

      為了使(shi)(shi)MgO-CaO-C磚具有更好的抗水化性能，在(zai)不(bu)影響使(shi)(shi)用的條件(jian)下，對合成(cheng)鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)成(cheng)品(pin)進行(xing)縮聚磷(lin)酸(suan)鹽(yan)復合溶(rong)液(ye)處理。縮聚磷(lin)酸(suan)根和與鎂(mei)鈣(gai)熟料(liao)表面的發生反應，生成(cheng)了磷(lin)酸(suan)氫鈣(gai)和磷(lin)酸(suan)二氫鈣(gai)等不(bu)溶(rong)性磷(lin)酸(suan)鹽(yan)覆蓋層，提高了鎂(mei)鈣(gai)熟料(liao)的抗水化性能。  

2、電熔鎂鈣砂(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(yu)熔煉(lian)充分，晶(jing)格完(wan)整(zheng)，活性較小。其顯微結(jie)構(gou)特征為：在砂表面呈熔融狀態(tai)的主(zhu)晶(jing)相方鎂(mei)石(shi)(shi)(MgO晶(jing)粒：0.02?0.20mm)與呈彎曲薄(bo)膜(mo)的方鈣(gai)(gai)石(shi)(shi)彼(bi)此(ci)相互包裹，且分布均勻、結(jie)構(gou)致密。MgO、CaO呈均勻分布的三維網狀結(jie)構(gou)，使(shi)之具有較高的耐侵(qin)蝕(shi)性和抗(kang)水化(hua)性。電熔鎂(mei)鈣(gai)(gai)砂的強度、抗(kang)渣侵(qin)蝕(shi)性能皆優于(yu)燒結(jie)鎂(mei)鈣(gai)(gai)砂。

(1)強(qiang)度(du)(du)對比(bi)：鎂(mei)鈣砂(sha)(sha)(sha)的強(qiang)度(du)(du)取決于體(ti)積(ji)(ji)密度(du)(du)和燒(shao)成(cheng)溫(wen)度(du)(du)。體(ti)積(ji)(ji)密度(du)(du)越高(gao)，則粉化率(lv)就(jiu)越低;燒(shao)成(cheng)溫(wen)度(du)(du)越高(gao)，則體(ti)積(ji)(ji)密度(du)(du)就(jiu)越大(da)，強(qiang)度(du)(du)也(ye)就(jiu)越高(gao)。電熔(rong)鎂(mei)鈣砂(sha)(sha)(sha)是經(jing)2750℃以上的高(gao)溫(wen)熔(rong)融而(er)(er)成(cheng)的。在熔(rong)融狀態下，原料之間充(chong)分(fen)接(jie)觸反(fan)應(ying)，其堆積(ji)(ji)密度(du)(du)幾乎達到(dao)更(geng)大(da)。而(er)(er)且，其熔(rong)融溫(wen)度(du)(du)更(geng)遠遠大(da)于二(er)步鍛燒(shao)的重燒(shao)溫(wen)度(du)(du)(1700℃?1800℃)，其晶(jing)粒較大(da)，發(fa)育更(geng)完(wan)整。可(ke)見(jian)，電熔(rong)鎂(mei)鈣砂(sha)(sha)(sha)的強(qiang)度(du)(du)要高(gao)于燒(shao)結鎂(mei)鈣砂(sha)(sha)(sha)。  

(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如電熔鎂鈣(gai)砂的好(hao)。