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(pu)通鎂(mei)磚(zhuan)用(yong)砂(sha)(sha)的含鈣(gai)量高得多，但由(you)于無游離CaO3，制磚(zhuan)工藝與普(pu)通鎂(mei)磚(zhuan)相同，仍然可用(yong)亞(ya)硫(liu)酸紙漿廢液作(zuo)結合劑。鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)根(gen)據生產工藝的不同，可分為燒結鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)和電(dian)熔鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)(sha)兩種，

下文中，我們(men)將總(zong)結(jie)兩(liang)種(zhong)(zhong)鎂鈣砂各自的合成工藝，從而了(le)解兩(liang)種(zhong)(zhong)工藝的不同(tong)之處。

1、燒結鎂鈣砂的合(he)成  

      以(yi)輕燒(shao)(shao)高(gao)純白云石和高(gao)純菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)為原(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)嚴(yan)格控制工(gong)藝(yi)條件，可以(yi)在中(zhong)溫(wen)隧道窯或堅(jian)窯中(zhong)制得(de)致密(mi)的(de)(de)、性(xing)能良好的(de)(de)合成(cheng)(cheng)鎂(mei)(mei)鈣(gai)(gai)砂。燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)(gai)砂的(de)(de)合成(cheng)(cheng)一(yi)般采用(yong)二步煅(duan)燒(shao)(shao)法(fa)工(gong)藝(yi)：輕燒(shao)(shao)壓坯死燒(shao)(shao)。輕燒(shao)(shao)的(de)(de)目的(de)(de)在于活(huo)化(hua)晶格。輕燒(shao)(shao)是指在原(yuan)料(liao)(liao)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)的(de)(de)溫(wen)度(du)范圍內，以(yi)較低的(de)(de)溫(wen)度(du)焙燒(shao)(shao)，使(shi)原(yuan)料(liao)(liao)完成(cheng)(cheng)一(yi)部分物理化(hua)學反應，增加晶格缺陷，從而提高(gao)活(huo)性(xing)，促進燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)。輕燒(shao)(shao)溫(wen)度(du)對原(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)活(huo)性(xing)影(ying)響很大，它(ta)直接(jie)關系(xi)到最終熟(shu)料(liao)(liao)的(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)溫(wen)度(du)與(yu)體(ti)積(ji)密(mi)度(du)。白云石和菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)的(de)(de)更佳輕燒(shao)(shao)溫(wen)度(du)約為900℃。死燒(shao)(shao)是在更高(gao)溫(wen)度(du)下進行的(de)(de)一(yi)種燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)方法(fa)。鎂(mei)(mei)鈣(gai)(gai)砂一(yi)般在1700?1800℃下進行煅(duan)燒(shao)(shao)。合成(cheng)(cheng)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)鎂(mei)(mei)鈣(gai)(gai)砂的(de)(de)二步煅(duan)燒(shao)(shao)工(gong)藝(yi)見圖1。

為(wei)了獲(huo)得致密度高，性能良好(hao)的(de)燒(shao)結鎂鈣(gai)砂，各工藝參數須受(shou)到嚴格控制，分為(wei)以下幾個方面

(1)消化(hua)處理(li)  

      輕燒白云石(shi)需要(yao)提前加水充分消化(hua)(hua)，因為氧化(hua)(hua)鈣非常容易水化(hua)(hua)產生氫氧化(hua)(hua)鈣和發生體(ti)積膨脹，而(er)且輕燒白云石(shi)屬于(yu)多孔聚集體(ti)，難以燒結(jie)，導(dao)致(zhi)成型坯體(ti)粉化(hua)(hua)。一(yi)般(ban)消化(hua)(hua)需要(yao)加水40wt%?45wt%。消化(hua)(hua)在剛(gang)開始15min內最為劇烈(lie)，到60min時已基本完成。這時，鎂鈣砂的燒結(jie)性(xing)(xing)能更(geng)好，再(zai)增加消化(hua)(hua)時間，對燒結(jie)性(xing)(xing)能的影響不大。

(2)成型壓(ya)力(li)  

      為(wei)了生產(chan)出(chu)合格(ge)的鎂鈣砂(sha)，半成品的體積密度必須為(wei)2.0g/cm3。由于鎂鈣砂(sha)是全(quan)由細粉制(zhi)成的，壓力過大時，會產(chan)生彈性后效而層裂。因此，成型(xing)壓力得控制(zhi)適當。

(3)燒結助(zhu)劑  

      燒(shao)(shao)結劑能(neng)與MgO、CaO形成低熔(rong)物或連(lian)續固熔(rong)體(ti)，能(neng)活化(hua)(hua)晶(jing)(jing)格、增加晶(jing)(jing)格缺陷，促(cu)進方(fang)鎂石晶(jing)(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(mi)度及抗水化(hua)(hua)性能(neng)。常用的(de)燒(shao)(shao)結劑主(zhu)要有TiO2、Fe2O3、V2O5、CeO、ZrO2等(deng)。為了不影響(xiang)高(gao)溫使(shi)用性能(neng)，燒(shao)(shao)結劑的(de)加入量(liang)(liang)應(ying)根據原(yuan)料中的(de)雜質含量(liang)(liang)確定，其量(liang)(liang)一(yi)般為：0.5wt%~1.0wt%。

(4)原料的粒(li)度  

      為了(le)(le)促(cu)進鎂鈣砂的(de)(de)燒(shao)結(jie)，需(xu)要對原料進行(xing)充分細磨。物料在機械力的(de)(de)作用(yong)下產生扭(niu)曲，晶(jing)體表面(mian)和內部的(de)(de)結(jie)合鍵被破壞，晶(jing)格的(de)(de)增(zeng)長進一步(bu)增(zeng)大(da)了(le)(le)結(jie)構缺陷，使物料的(de)(de)比(bi)表面(mian)積極大(da)地(di)增(zeng)加(jia)。而燒(shao)結(jie)時，這些能量轉換為燒(shao)結(jie)的(de)(de)動能，從而促(cu)進了(le)(le)燒(shao)結(jie)。  

(5)原(yuan)料(liao)純度(du)的控(kong)制  

      主要是控制Al2O3、SiO2、Fe2O3的(de)(de)(de)含量(liang)。鎂鈣砂中的(de)(de)(de)CaO能與(yu)Al2O3和(he)Fe2O3反(fan)(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)Ca4Al2Fe2O10(Tm=1415℃)，該化(hua)學(xue)作用導致(zhi)(zhi)更低共熔點溫度在(zai)(zai)MgO-CaO的(de)(de)(de)系統(tong)中下(xia)降(jiang)。因為該系統(tong)是穩定(ding)的(de)(de)(de)液相，其抗(kang)腐蝕性會(hui)降(jiang)低，即(ji)使(shi)該液相可(ke)以使(shi)MgO-CaO的(de)(de)(de)燒結，也須(xu)使(shi)Al2O3和(he)Fe2O3的(de)(de)(de)成(cheng)分在(zai)(zai)系統(tong)中受(shou)到控制。通常Al2O3的(de)(de)(de)含量(liang)限(xian)制在(zai)(zai)0.5wt%以內。SiO2會(hui)使(shi)低MgO/CaO比值的(de)(de)(de)MgO-CaO-C的(de)(de)(de)抗(kang)渣(zha)性能下(xia)降(jiang)，而(er)且產(chan)生(sheng)(sheng)Ca2SiO4和(he)Ca3SiO5在(zai)(zai)消耗MgO-CaO-C中CaO的(de)(de)(de)前提下(xia)，由于在(zai)(zai)高溫下(xia)的(de)(de)(de)CaCaO的(de)(de)(de)所占的(de)(de)(de)成(cheng)份與(yu)SiO2雜質產(chan)生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應一部分生(sheng)(sheng)成(cheng)Ca2SiO4，另一部分生(sheng)(sheng)成(cheng)Ca3SiO5。在(zai)(zai)冷卻期間(jian)，Ca2SiO4產(chan)生(sheng)(sheng)晶型轉化(hua)且夾雜著體積膨(peng)脹，導致(zhi)(zhi)其粉碎。因此，必(bi)須(xu)控制其所占的(de)(de)(de)成(cheng)分在(zai)(zai)1wt%之(zhi)內。

(6)浸鹽處理  

      為了(le)使MgO-CaO-C磚具有更(geng)好(hao)的抗水化(hua)性能(neng)，在(zai)不(bu)影響(xiang)使用的條件下，對合(he)成(cheng)鎂鈣(gai)砂成(cheng)品(pin)進行縮(suo)聚磷(lin)酸(suan)鹽復合(he)溶液處理(li)。縮(suo)聚磷(lin)酸(suan)根和(he)(he)與鎂鈣(gai)熟(shu)料表面(mian)的發生反應，生成(cheng)了(le)磷(lin)酸(suan)氫鈣(gai)和(he)(he)磷(lin)酸(suan)二氫鈣(gai)等不(bu)溶性磷(lin)酸(suan)鹽覆蓋層，提高(gao)了(le)鎂鈣(gai)熟(shu)料的抗水化(hua)性能(neng)。  

2、電熔鎂鈣(gai)砂的合成(cheng)  

      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)煉充分(fen)，晶格完整(zheng)，活(huo)性(xing)(xing)較小(xiao)。其顯微結(jie)構(gou)特征(zheng)為：在砂(sha)表面(mian)呈熔(rong)融狀(zhuang)態的(de)(de)主晶相(xiang)方(fang)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)(MgO晶粒：0.02?0.20mm)與呈彎曲薄(bo)膜的(de)(de)方(fang)鈣石(shi)(shi)彼此相(xiang)互包(bao)裹(guo)，且分(fen)布均勻、結(jie)構(gou)致密。MgO、CaO呈均勻分(fen)布的(de)(de)三(san)維網狀(zhuang)結(jie)構(gou)，使(shi)之具有較高的(de)(de)耐侵蝕性(xing)(xing)和抗水化性(xing)(xing)。電(dian)熔(rong)鎂(mei)(mei)鈣砂(sha)的(de)(de)強(qiang)度、抗渣侵蝕性(xing)(xing)能(neng)皆優于燒結(jie)鎂(mei)(mei)鈣砂(sha)。

(1)強度(du)(du)(du)(du)(du)對比：鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)的(de)強度(du)(du)(du)(du)(du)取決(jue)于體(ti)積密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)和燒(shao)成溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)。體(ti)積密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)高(gao)，則粉化率就越(yue)低;燒(shao)成溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)高(gao)，則體(ti)積密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)就越(yue)大(da)，強度(du)(du)(du)(du)(du)也就越(yue)高(gao)。電(dian)熔鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)是經(jing)2750℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)熔融而成的(de)。在(zai)熔融狀態下，原(yuan)料之間充分接(jie)觸反應，其(qi)堆積密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)幾乎達(da)到(dao)更大(da)。而且，其(qi)熔融溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)更遠(yuan)遠(yuan)大(da)于二步鍛燒(shao)的(de)重燒(shao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(1700℃?1800℃)，其(qi)晶粒較大(da)，發育更完整。可(ke)見，電(dian)熔鎂(mei)鈣(gai)砂(sha)的(de)強度(du)(du)(du)(du)(du)要高(gao)于燒(shao)結(jie)鎂(mei)鈣(gai)砂(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(bu)如電熔鎂鈣砂的好。