合成鎂白云石砂，又稱鎂鈣砂。鎂白云石砂是利用MgO熔點(diǎn)高，耐熔性好CaO熔點(diǎn)高、耐結(jié)構(gòu)剝落、耐渣滲透性好，開(kāi)發(fā)采用高純度、體積密度高、耐水化性好的鎂白云石砂。合成鎂白云石砂主要通過(guò)人工合成兩步煅燒制成。MgO與充分消化的CaO按MgO/CaO一般按不同比例MgO/CaO=(75±2)/(20±2)]配料、細(xì)磨、老化、混合、成型、干燥，高溫煅燒后合成鎂白云石砂。

鎂鈣砂

添加到原料中的石灰(CaO)預(yù)消化，防止磚坯開(kāi)裂，獲得高分散的氫氧化鈣顆粒。CaO H2O→Ca(OH)2 857J/g，反應(yīng)產(chǎn)生近三倍的體積膨脹。輕燒氧化物加水消化后，獲得體積穩(wěn)定的氫氧化物。熱分解后，氧化物活性高，是二步鍛燒活性燒結(jié)的技術(shù)核心。

原料經(jīng)輕燒-消化，起到熱化學(xué)破碎的作用。MgO及CaO晶體只有1?3μm，此種微晶體CaO和MgO水消化后應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化，材料粉碎越薄，晶體晶格缺陷越多，表面積越大，表面能量越高。因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)都有發(fā)展到較低能量狀態(tài)的趨勢(shì)，所以有利于燒結(jié)。

材料的輕燒、消化和未來(lái)的細(xì)磨工藝可以大大提高其分散度，增加晶體缺陷，降低離子擴(kuò)散過(guò)程的溫度。這是活性燒結(jié)的關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)外合成鎂白云石砂的理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1國(guó)內(nèi)外合成鎂白云石砂理化指標(biāo)

合成鎂白云石砂化成分MgO含量約75%，CaO20%?25%，MgO CaO雜質(zhì)總量小于95%，雜質(zhì)總量小于2%，MgO/CaO可根據(jù)使用要求調(diào)整比值。

合成鎂白云石砂的晶體是方鎂石MgO，二是方鈣石CaO，硅酸三鈣和硅酸三鈣含量占95%以上C2F C4AF等等。主晶相方鎂石MgO隨著煅燒溫度的升高，晶體由粒狀、圓形到多角形，晶體由小到大，方鎂石晶體之間的直接結(jié)合程度增加。在反射顯微鏡下，樣品經(jīng)過(guò)腐蝕處理后，可以清楚地看到方鎂石呈基底分布，連接成網(wǎng)絡(luò)，含量為70%和80%。

鎂鈣砂

方鈣石CaO粒狀、不規(guī)則均勻分布MgO在基底中，觀察透射光，均勻填充方鎂石晶間隙，或方鈣石細(xì)晶被方鎂石包圍。

硅酸三鈣(C3S)顆粒狀或不規(guī)則狀多為聚集，氣孔多，含量少。C2F C4AF分布在上述晶體之間，不規(guī)則，在燃燒溫度下為液相，分布仍然均勻，孤立，不連接成片，含量少。孔隙分布在方形鎂之間。合成鎂白云石砂中的鎂顆粒隨著煅燒溫度的升高而增加，方形鈣在高溫下的生長(zhǎng)發(fā)育速度不如方形鎂。

合成鎂白云石砂具有較高的抗水化性和良好的使用性能。合成鎂白云石砂的主要礦物方鎂石和方鈣石均為高熔點(diǎn)晶相，熔點(diǎn)為2830℃和2570℃，還有C3S也是高熔點(diǎn)晶相2070℃，由高熔點(diǎn)晶相組成的材料必須具有高耐火性。同時(shí)，合成鎂白云石砂具有良好的高溫強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度和優(yōu)異的耐渣腐蝕性。

表2日本鎂白云砂性能改善

為了進(jìn)一步提高鎂白云石砂的抗水性，日本通過(guò)在高純度、高體積密度的鎂白云石砂中加入少量鎂白云石砂TiO2，生成CaO·TiO2，鎂白云石砂磷酸處理，在鎂白云石砂表面形成磷酸鈣磷酸化合物覆蓋膜，顯著提高抗水化性。實(shí)驗(yàn)證明，添加1%TiO2，經(jīng)過(guò)磷酸處理，MgO鎂質(zhì)白云石砂含量70%，抗水化性能優(yōu)異，表2列出了鎂質(zhì)白云石砂的改進(jìn)性能。