白云石砂制备工艺及其原料烧结性研究

高品质白云石砖的性能，其根基在于原料——高纯度、高致密度的白云石砂。若白云石砂在烧结过程中致密化不足，最终制得的砖体便会遗留大量气孔。这些开口气孔在使用环境中会成为一个致命通道，允许大气中的H₂O分子侵入砖体内部，引发水化反应，从而导致砖体结构迅速崩解损毁。因此，制备出合格的白云石砂是整个生产流程的先决条件。

工艺路线的演进

在白云石砂的制备历史上，国内曾对“轻烧-水化”的二步煅烧技术进行过深入研究。然而，该工艺路线较长，且煅烧过程热耗高，直接推高了生产成本。随着现代高温煅烧技术的飞速发展，工艺优化成为可能。

目前，行业内普遍采用一种被称为“一步半”的工艺来合成镁白云石砂。其核心流程是：先将白云石进行轻烧和水化处理，随后掺入大量轻烧镁粉，经过充分混炼与压坯成型，最后再进行高温烧结。这种方法在保证产品性能的同时，有效平衡了工艺复杂度和生产成本。

提升白云石砂品质的关键因素

国外同行的研究为我们指明了方向，制取优质白云石砂的核心在于四个技术要点：

1. 提高原料的灼烧基密度： 这是致密化的基础。
2. 减小反应物粒子半径： 更小的粒径意味着更大的比表面积，有利于烧结反应的进行。
3. 减少颗粒团聚： 避免因团聚造成的内部结构不均。
4. 确保杂质均匀分布： 有益杂质的均匀分布可以作为助熔剂，促进液相烧结，从而帮助实现低温致密化。

国内外的生产实践也印证了这些要点。例如，安徽池州的禄思伟公司采用的工艺便是将白云石先轻烧，再经粉碎、细磨、成球等一系列预处理，最后送入高温竖窑进行煅烧，以此获得致密原料。德国的Wulfrath公司则从源头抓起，选用杂质总量控制在0.6%至1.2%之间、且杂质分布均匀、晶粒细小的白云石矿石，通过燃煤回转窑一步法成功制取了致密的白云石砂。

原料产地对烧结性的决定性影响

原料的先天禀赋至关重要。我国冀东地区的白云石矿藏就以其高纯度和优异的易烧结特性而闻名。早在上世纪90年代，中国建筑材料科学研究院、天津耐火器材厂便联合德国Wulfrath公司对中国各地的白云石矿产资源进行了系统性考察。经过一系列严谨的试验对比，德方专家高度认可了冀东地区白云石原料的卓越品质。

下表中的数据直观地揭示了不同产地白云石原料在化学成分与烧结性能上的巨大差异。

表1 各地白云石矿石的化学成分和烧结性

数据分析一目了然：在1690℃烧结8小时的条件下，冀东产的白云石样品体积密度高达3.22 g/cm³以上，显气孔率低至1.2-2.8%，展现出极佳的烧结性能。相比之下，其他地区的原料在相同或更苛刻的条件下，烧结后的体积密度普遍偏低，显气孔率则急剧增高，部分样品甚至接近50%，表明其烧结性非常差。这种通过精确数据对比来进行的原料评估，是确保最终产品质量控制的第一步，也是至关重要的一步。

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