白雲石質耐火材料

白雲石是以白雲石為主要原料，氧化鈣和氧化鎂為主要成分的鹼性耐火材料。 氧化鈣含量40%～60%，氧化鎂含量 30%～40%。按化學礦物組成分兩大類：含游離石灰的白雲石質耐火材料與不含游離石灰的白雲石質耐火材料。

基本介紹

• 中文名：白雲石質耐火材料
• 外文名：Dolomite refractories
• 氧化鈣含量：40%～60%
• 氧化鎂含量：30%～40%
• 主要原料：白雲石
• 領域：土木建築

白雲石質耐火材料概述

白雲石質耐火材料是以白雲石為主要原料，氧化鈣和 氧化鎂為主要成分的鹼性耐火材料。 其中氧化鈣含量40%～60%，氧化鎂含量 30%～40%。按化學礦物組成分兩大類：①含游離石灰的白雲石質耐火材料。組成中含有難於燒結的活性氧化鈣，極易吸潮粉化，又稱不穩定或不抗 水白雲石質耐火材料。包括冶金白雲石砂、焦油瀝青白雲石磚、輕燒油浸白雲石磚、燒成油浸白雲石磚、半穩定性白雲石磚等。在煉鋼中可作鹼性氧化轉爐爐襯、盛鋼桶內襯等；②不含游離石灰的白雲石質耐火材料。組成中氧化鈣全部呈結合態，不會因水化而粉散，也稱穩定性或抗水性白雲石質耐火材料。用於平爐爐牆和爐底、迴轉窯燒成帶等。

白雲石質耐火材料的礦物原料

其礦物原料主要是白雲石。其理論組成為CaCO₃MgCaO₃。當白雲石中CaO/MgO接近1.39時，化學組成基本和白雲石理論成分相符。當CaO/MgO小於1.39時，稱為鎂質白雲石。如果MgO含量過高，則稱為白雲石質菱鎂礦（高鎂白雲石），這是白雲石和菱鎂礦的混合物，如果Ca0含量過高，則稱為白雲石質石灰石。

白雲石在加熱煅燒時的燒結性能及其煅燒產物的耐火度等性能，取決於白雲石的礦物成分、結構構造以及雜質礦物的種類和分布情況。燒結白雲石在達到平衡的條件下，其所含礦物成分及熔點，如下圖所示：

燒結白雲石化合物所含成分和熔點

白雲石中CaO含量的增加，能提高白雲石質耐火材料的耐火度，而倍半氧化物含量的降低，則能提高製品的荷重軟化溫度。對於抗水性白雲石質耐火材料，MgO含量的增加，能顯著地提高其耐火度。

白雲石中的Al₂O₃、Fe₂O和SiO₂等雜質，在煅燒過程中容易生成易熔的鐵鋁酸四鈣、鐵酸二鈣和鋁酸三鈣等低熔點礦物。這對白雲石質耐火製品的耐火度和高溫機械強度等均有不利影響。因此，對於白雲石中的化學組成在使用中應有技術要求。按我國標準，耐火材料用白雲石可分三級。

從改進白雲石磚的使用性能（耐火度、荷重軟化點及抗渣性等）來看，要求SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等雜質的含量達到最低限度。但是，因為雜質煅燒產生的低熔點相的適當存在，將會改善白雲石的燒結程度，促進CaO、MgO的生畏和長大，所以還是希望有一定含量的雜質。一般其化學組成要求範圍：CaO26%～35%，MgO17%～24%．SiO₂1%～5%，Al₂O₃ 0.506～396，Fe₂O₃ 0.126～3.6。

白雲石質耐火材料的生產方法

石灰石煅燒法

將石灰石粗碎至150mm，並篩除30～50mm以下的細渣。無煙煤或焦炭要求粒度在50mm以下，其中所含低熔點灰分不宜過多，其無煙煤或焦炭的加入量為石灰石的7.5%～8.5%(重量)。將經篩選的石灰石及燃料定時、定量由窯頂加入窯內，於900～1200℃煅燒，再經冷卻即得成品。在煅燒工序副產二氧化碳。其化學方程式為：CaCO₃→CaO+CO₂↑。

純硝酸溶解大理石法

將其煮沸驅除乾淨CO₂。向熱溶液中加入石灰乳，過濾除去Cu、Fe、Mg等氫氧化物沉澱，加熱濾液當其接近沸騰時通入CO2產生Ca(HCO₃)₂，Ca(HCO₃)₂的量相當於加入的Ca(OH)₂的量。煮沸該溶液，Ca(HCO₃)₂即分解成碳酸鈣沉澱，並攜帶痕量的Fe。濾液中的Ca(NO₃)₂經冷卻後加入1/3體積的濃氨水和濃的（NH₄）₂CO₃則另有CaCO₃沉澱下來。將CaCO₃沉澱洗滌乾燥，放在石英坩堝中在電爐上灼燒即得純的氧化鈣。若要製得高純氧化鈣，則應先將高純硝酸鈣與高純碳酸銨合成碳酸鈣：將沉澱精製後，先於烘箱中烘乾，再經灼燒 （ 控制溫度逐漸升高），於1000℃恆溫8h，取出稍冷後，乾燥保存，製得的產品為99.999%的高純氧化鈣。

白雲石質耐火材料製品

焦油結合的白雲石磚

這種磚一般是採用純度適宜、燒結良好的白雲石砂作為粗顆粒，配鎂砂細粉，再加入適當的結合劑而製得。生產上一般採用焦油和瀝青作為結合劑，成型後即為焦油白雲石磚。

為了提高焦油白雲石磚的使用壽命，必須注意減少製品的雜質含量（尤其是R₂O₃含量），提高碳素組分的含量，同時提高製品的密度和強度。國內外的生產實踐表明，採用瀝青結合荊（殘碳量為44.8）比焦油能提高磚的強度並增加製品的殘碳量，從而可以提高製品的使用壽命。在300℃～350℃對焦油白雲石磚進行低溫熱處理4小時，熊提高其強度和抗水化性。這樣熱處理的產品如再一次浸潰焦油，可以提高製品的體積密度和延長存放時間。這就是輕燒油浸焦油白雲石磚。

焦油結合的白雲石磚其粗顆粒是冶金白雲石砂，細粉是鎂砂，因此其岩相特徵要加以區分。前者主要組成為氧化鈣和方鎂石，其次有少量的矽酸三鈣、矽酸二鈣等；後者則以方鎂石為主，並有少量橄欖石。就其整體來說，是以含有游離CaO的“白雲石’’顆粒為骨架，被焦油或瀝青和鎂砂或白雲石的細粉所膠結。所以在岩相分析時要充分注意其粗細顆粒的均勻分布的程度，也要注意其焦油或瀝青充填膠結的緻密程度和加入量是否適中。

燒成白雲石磚

半穩定性燒成白雲石磚其粗顆粒使用白雲石砂，細粉使用鎂砂，加入2～4%有機結合劑，然後成型、燒成。燒成後再浸漬焦油。這種磚的岩相特點基本上和焦油白雲石磚相同，只是其結晶顆粒普遍有所長大。

燒成後再浸以焦油，可以明顯地提高轉爐白雲石磚的耐浸蝕性。這是因為焦油中的碳，很難被爐渣潤濕，且能使爐渣中的氧化鐵還原，從而抑制了爐渣和磚之間的反應。所以對於原磚要注意其焦油侵入的深度和均勻分布的程度。

合成鎂質白雲石磚

此種磚分成焦油結合的不燒磚和高溫燒成磚兩種。其製品的質量與合成鎂贗白雲石砂的礦物組成有明顯的關係。合成鎂白雲石砂呈全品質粒狀結構，緻密構造。主要組成礦物為方鎂石，其次為氧化鈣，尚有少量的矽酸三鈣。方鎂石呈顆粒狀，其間多為直接結合的骨架，顆粒大小為0.01～0.03毫米，含量約占70%多。氧化鈣也呈粒狀，大小和方鎂石相似，均勻分布在方鎂石直接結合骨架的空隙之中，多為孤立狀態存在，含量約占20%，矽酸三鈣也呈顆粒狀，晶粒大小約0.05～0.06毫米，含量<10%，填充在上述礦物的空隙之中。用這種合成鎂質白雲石砂製成的燒成磚，雖然尚可保留有原始顆粒的輪廓，但其礦物組成則趨於均勻化。

注意事項

1.運輸注意事項：起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、酸類、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備泄漏應急處理設備。雨天不宜運輸。

2.儲存注意事項：儲存於陰涼、通風的庫房。庫內濕度最好不大於85%。包裝必須完整密封，防止吸潮。應與易（可）燃物、酸類等分開存放，切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。