耐火原材料——合成镁质白云石砂（镁钙砂）

合成镁白云石砂，又称镁钙砂。镁白云石砂是利用MgO熔点高，耐熔性好CaO熔点高、耐结构剥落、耐渣渗透性好，开发采用高纯度、体积密度高、耐水化性好的镁白云石砂。合成镁白云石砂主要通过人工合成两步煅烧制成。MgO与充分消化的CaO按MgO/CaO一般按不同比例MgO/CaO=(75±2)/(20±2)]配料、细磨、老化、混合、成型、干燥，高温煅烧后合成镁白云石砂。

镁钙砂

添加到原料中的石灰(CaO)预消化，防止砖坯开裂，获得高分散的氢氧化钙颗粒。CaO H2O→Ca(OH)2 857J/g，反应产生近三倍的体积膨胀。轻烧氧化物加水消化后，获得体积稳定的氢氧化物。热分解后，氧化物活性高，是二步锻烧活性烧结的技术核心。

原料经轻烧-消化，起到热化学破碎的作用。MgO及CaO晶体只有1?3μm，此种微晶体CaO和MgO水消化后应进一步细化，材料粉碎越薄，晶体晶格缺陷越多，表面积越大，表面能量越高。因为任何系统都有发展到较低能量状态的趋势，所以有利于烧结。

材料的轻烧、消化和未来的细磨工艺可以大大提高其分散度，增加晶体缺陷，降低离子扩散过程的温度。这是活性烧结的关键。

国内外合成镁白云石砂的理化指标见表1。

表1国内外合成镁白云石砂理化指标

合成镁白云石砂化成分MgO含量约75%，CaO20%?25%，MgO CaO杂质总量小于95%，杂质总量小于2%，MgO/CaO可根据使用要求调整比值。

合成镁白云石砂的晶体是方镁石MgO，二是方钙石CaO，硅酸三钙和硅酸三钙含量占95%以上C2F C4AF等等。主晶相方镁石MgO随着煅烧温度的升高，晶体由粒状、圆形到多角形，晶体由小到大，方镁石晶体之间的直接结合程度增加。在反射显微镜下，样品经过腐蚀处理后，可以清楚地看到方镁石呈基底分布，连接成网络，含量为70%和80%。

镁钙砂

方钙石CaO粒状、不规则均匀分布MgO在基底中，观察透射光，均匀填充方镁石晶间隙，或方钙石细晶被方镁石包围。

硅酸三钙(C3S)颗粒状或不规则状多为聚集，气孔多，含量少。C2F C4AF分布在上述晶体之间，不规则，在燃烧温度下为液相，分布仍然均匀，孤立，不连接成片，含量少。孔隙分布在方形镁之间。合成镁白云石砂中的镁颗粒随着煅烧温度的升高而增加，方形钙在高温下的生长发育速度不如方形镁。

合成镁白云石砂具有较高的抗水化性和良好的使用性能。合成镁白云石砂的主要矿物方镁石和方钙石均为高熔点晶相，熔点为2830℃和2570℃，还有C3S也是高熔点晶相2070℃，由高熔点晶相组成的材料必须具有高耐火性。同时，合成镁白云石砂具有良好的高温强度、高温抗折强度和优异的耐渣腐蚀性。

表2日本镁白云砂性能改善

为了进一步提高镁白云石砂的抗水性，日本通过在高纯度、高体积密度的镁白云石砂中加入少量镁白云石砂TiO2，生成CaO·TiO2，镁白云石砂磷酸处理，在镁白云石砂表面形成磷酸钙磷酸化合物覆盖膜，显著提高抗水化性。实验证明，添加1%TiO2，经过磷酸处理，MgO镁质白云石砂含量70%，抗水化性能优异，表2列出了镁质白云石砂的改进性能。