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白云石的性能以及在耐火材料行业的应用

2019年06月04日 09:12 耐火材料网 yll/文

中国耐火材料网

成分

    主要成分为碳酸镁钙;化学成分为CaMg(CO3)2;理论化学成分CaO30.4%,MgO21.7%,CO247.9%,成分中的Mg可被Fe、Mn、Co、Zn替代,Ca可被Pb、Na替代,当铁或锰原子数超过镁时,称为铁白云石或锰白云石。加热后,白云石中的MgCO3在750℃左右分解,CaCO3在950℃左右分解。白云石为三方晶系矿物,相对密度2.8~2.9,莫氏硬度3.5~4.

物理性质

    白云石多为白色、灰色、肉色、无色、绿色、棕色、黑色、暗粉红色等,透明到半透明,具有玻璃光泽。集合体通常呈粒状;晶体结构类似方解石,常呈菱面体。摩氏硬度:3 ~4 ;密度2.86~3.20g/cm3,遇冷稀盐酸起泡;白云石煅烧分为两个阶段:在730~740℃钙镁碳酸盐中MgCO3开始分解,产生MgO和CO2。当温度继续升高到大约910℃时,白云石中CaCO3才开始分解反应。此时二氧化碳全都被除去,并生成氧化钙及氧化镁的混合物。

储量与分布

    白云石是一种用途非常广泛的非金属矿产,是地球上重要的钙镁资源,有着极其丰富的蕴藏量。我国白云石资源丰富,许多地区均有分布,现已探明储量40亿吨以上,白云石资源遍及我国各省区,特别是山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州等省区。

产地

    我国白云石资源丰富,且多产于震旦纪的岩层中,如东北的辽河群、内蒙的桑干群、福建的金瓯群。辽宁东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏、湖北、湖南、广西、贵州等地。

白云石的应用

    白云石广泛应用于冶金、耐火材料、建材、陶瓷、玻璃、化工、农、林业、环保节能等领域,是一种可以进行多项开发与利用的非金属矿产资源,并且随着现代科学技术的发展,白云石的开发、应用已深入到社会发展的各个领域,成为一种极具经济价值的矿产资源。

①耐火材料

    白云石作为碱性耐火材料的重要原料之一,主要用于炼钢转炉衬,平炉炉膛,电炉炉壁,其次用于炉外精炼装置和水泥窑等热工设备。白云石可制作白云石砖;白云石砖做炉衬时,采用喷补白云石喷补料的方法,可使炼炉的寿命显著提高。

②炼镁工业

    原料粒度为30~120mm的白云石是生产金属镁的重要原料。白云石冶炼镁的方法主要分为两大类,电解法和硅热还原法,电解法工艺流程复杂难以取得经济效益,所以小型镁厂不宜采用此法;硅热还原法是将白云石煅烧后与硅铁、萤石混合制成球,在1100℃真空炉内加热,还原产生镁蒸汽及其他物质,再将镁蒸汽冷却后回收并铸成镁锭。

③生产镁化合物

    白云石可以生产碳酸镁、氧化镁、硫酸镁氢氧化镁等镁的化合物。。目前,生产的碳酸镁主要有以下三种:轻质碳酸镁、轻质球状碳酸镁和轻质透明碳酸镁。轻质碳酸镁是无机化工基本原料,主要用于制造镁盐、氧化镁、单质镁、防火材料、印刷油墨、陶瓷、日用化工、橡胶制品的填充剂和补强剂,还可用于造船、锅炉、炼钢、玻璃、颜料、医药等行业。氧化镁作为填充剂,在工业上广泛应用于橡胶、搪瓷、电线电缆等行业。硫酸镁晶体(MgSO4·7H2O)又称泻利盐,应用于医药、农业、水泥、印染、食品等方面。

④生产玻璃

    白云石和石灰石是玻璃原料中除硅砂和苏打粉外的第三大组分。瓶罐玻璃生产中,苏打粉是最贵的组分,加石灰石可以部分取代苏打粉,但会产生不良影响,而采用引入白云石中氧化镁的办法能进一步降低成本。白云石在玻璃工业中还能提供氧化钙,加入纯碱—灰质—硅质体系,起到熔剂作用。此外,白云石还可以减少玻璃老化、阻止大气或水分产生的化学侵蚀、改善彩色玻璃的可塑性、提高玻璃强度。

⑤生产陶瓷

    坯料及釉料中采用白云石,引入MgO和CaCO3成分以代替滑石和方解石。MgO的作用是:改变混料系统成分,从而降低坯体的烧成温度;促进石英的溶解和莫来石的形成,增加石英用量,减少长石用量,从而增加坯体的透明度。釉料中加入白云石较添加方解石的釉不易烟熏,且很少发生析晶现象。

⑥生产涂料

    白云石可以制得新型体质颜料。其化学成分稳定,具有耐候性、防沉性、粉末细、易分散、白度高、成本低、工艺独特等诸多优点,可供各种油漆使用。生产的涂料具有能够降低钛白粉的用量、硬度大、手感好、流感好、附着强等特性,应用效果好于重质碳酸钙。

白云石的烧结作用

    由于白云石组成含有47.72%的CO2,它受热分解后,能使白云石产生极大的失重或收缩,而且各氧化物之间也要发生一系列的反应,因此必须先将白云石煅烧成性质和体积稳定、质地致密的烧结白云石熟料,才能用于制耐火砖。

    白云石原料在1000℃以下反应得到的产物为轻烧白云石,又叫苛性白云石。轻烧白云石的相对密度低,只有1.45左右,机械强度很小,气孔率和化学活性较高,极易吸水潮解,故而不能直接用作制砖原料。

    当白云石经过1700~1800℃煅烧后,石灰、方镁石的晶体尺寸达到较大值,而且体积稳定,具有抗水化性,不含或含有少量的游离CaO,体积密度达到3.0~3.4 g/cm3时,就叫死烧白云石。

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