1 天然白云石的性质
白云石是碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MsCO3)的复合盐,分子式为[CaMg(CO3)2]。白云石的CaO/MgO质量比为1.39,密度为2.85g/cm3,硬度3.5—4。纯净的白云石呈乳白色,但自然界存在的白云石,常含有不同的杂质而呈现乳白色、深灰色、淡灰色等。
依CaO/MgO比值的不同,白云石原料可分为白云石(比值约为1.39)、镁质白云石(比值小于1.39)和钙质白云石(比值大币1.39)三种。
2 天然白云石原特的煅烧
(1)白云石的加热分解。白云石在加热过程中分解,逸出CO2,分解作用分两段进行。
由于原料的化学组成、晶体结构与岩石构造上的差别,各种白云石的分解温度不完全一致。在900—1000℃之间的分解产物CaO、MgO呈游离态,且晶格缺陷较多。发育不完全,结构疏松,窜度较低,仅为1.45g/cm3左右。气孔率较大,大于50%。外观呈白色粉块,其化学活性很高,在大气中极易水化。通常称这种产品为轻烧白云石或苛性白云石。
(2)白云石的烧结。随着煅烧温度的提高,晶格缺陷得到校正,晶体发育长大。由于聚集再结晶,致密度大大提高。特别是在1200℃以上时,成长速度更快g当煅烧温度达到约时,气孔率从原来的50%以上降到15%左右,体积密度达3.0g/cm3。煅烧温度达以上时,密度可达3.4一4.5g/cm3。随着煅烧温度提高,二者的活性都明显下降。经1600℃煅烧后的白云石,置于大气中2—3星期后,才开始发生水化松散现象。
(3)CaO、MgO与白云石中杂质的反应。天然白云石往往含有Si02、A1203和F203等杂质,当白云石分解后,随温度的提高,这些杂质就先同CaO发生度应,形成一系列含钙的化合物。如果煅烧充分,反应就完全。对白云石原料来说,Al2O3和Fe2O3是有害的杂质。因为它生成的低熔点化合物会降低材料的高温性能;另外,由于这些低熔物在游离CaO表面形成保护膜而提高了烧结白云石熟料的抗水化性能。至于SiO2的危害性在转炉冶炼中才显示出来,因为当炉渣侵蚀炉村时,高熔点的高钙硅酸盐变为低熔点的含镁低钙硅酸盐。
3 冶金白云石
冶金白云石是指将烧结较充分的白云石熟料经破碎筛分后所制成的具有适当粒度组成的散状耐火材料。若用白云石碎屑为原料,以回转窑煅烧生产含游离CaO的烧结料时,其产品粒度较小而又均一,有时不经破碎亦可直接作为冶金白云石使用。
4 人工合成白云石
实践证明,炼钢转炉若采用天然白云石砖炉衬,由于CaO的化学活性会使其表面蚀损速度增大,若采用纯镁砖或高钙镁砖,则易引起耐火砖的结构剥落。为了满足日益苛刻的转炉操作条件和提高炉子寿命,近年来出现了具有抗炉渣渗透性并抗剥落的性能优良的合成白云石炉衬。
制备合成白云石,广泛采用二步煅烧法(轻烧、压坯或成球、死烧)。合成白云石的体积密度较高,抗水化性能良好,可作为优质焦油白云石砖或烧成油浸合成白云石砖的原料。
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