〔编者按〕此项目是全国菱镁制品协会自筹资金和中科院金属所联合搞的项目,88年5月完成,88年9月通过辽宁省物资局技术鉴定委员会组织的技术鉴定,并报国家物资部获国家物资部1988年科技进步四等奖。
一、序 言
我国菱镁矿储量极为丰富,居世界第一位。辽宁省的菱镁资源又居全国之首,储量达23亿吨以上。因此,在辽宁省大力开发菱镁制品的研制与生产有着得天独厚的条件。30多年来,菱镁行业发展迅速,尤其是近年来,由于木材资源的短缺,以“代木”为目的的菱镁锯末混凝土异军突起,作为机电产品包装已广泛应用于机电行业。最近,菱镁锯末混凝土简易房的出现,受到人们的青睐,各厂均告供不应求.此外,屋面板,地面砖,波纹瓦以及其它建筑材料方面的应用正日益受到重视.美国通用耐火材料公司欧州集团已有两家生产建筑板的工厂,年生产能力为60万M3(1).由此可见、综合利用菱镁资源生产建筑材料及“代木”产品是大有发展前途的。
生产菱镁制品的主要原料是轻烧氧化镁,即锻烧菱镁矿而得的活性氧化镁.氧化镁的活性是其物理吸附性及化学反应性的重要标志。因此,氧化镁的活性对生产工艺和产品质量有着极其重要的影响。如何测定氧化镁的活性,研究不同活性的氧化镁对菱镁制品性能的影响就成为当前菱镁制品行业急待解决的课题之一。建立侧试方法,提出各项性能指标,介以评价轻烧氧化镁的质量是本文的研究目的。
二、原料
1、轻烧氧化镁
所用原料为大石桥营口耐火材料厂(记为D石)及铁岭恒道何子镁矿(记为H石 )提供的菱镁矿石。矿石的化学分析结果示于表1。
表1 菱镁矿的化学成分
|
MgO(%) |
CaO(%) |
SiO2(%) |
烧失量(%) |
D石 |
44.74 |
0.32 |
3.96 |
50.98 |
H石 |
42.41 |
4.00 |
0.40 |
48.44 |
首先将矿石经领式破碎机破碎成<l
表2 氧化镁粉的化学成分
|
MgO(%) |
CaO(%) |
(活性CaO%) |
SiO2(%) |
烧失量(%) | |||||
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 | |
600 |
76.47 |
78.87 |
5.69 |
⒈57 |
0.27 |
- |
- |
3.27 |
10.85 |
13.42 |
700 |
83.24 |
90.01 |
5.89 |
⒈77 |
4.15 |
- |
- |
3.48 |
⒉71 |
⒉95 |
800 |
86.20 |
91.42 |
6.48 |
⒉16 |
6.10 |
- |
- |
3.18 |
⒈16 |
⒈48 |
900 |
86.62 |
93.40 |
6.67 |
⒈96 |
4.31 |
- |
- |
3.30 |
0.65 |
0.47 |
2.氯化镁溶液
由青海省察尔汗盐湖提供的六水氯化镁固体经自来水溶解,配制成浓度为24Be′(比重1.2)的溶液。六水氯化镁固体的化学分析结果示于表3。
表3 六水氯化镁的化学成分
|
Mg++ |
Ca++ |
Cl= |
SO4= |
水不溶物 |
含量(%) |
12.02 |
0.039 |
33.52 |
0.016 |
0.05 |
三、试验方法及结果
为了评价轻烧氧化镁的活性,有人采用X射线衍射法,电子显微镜法测定氧化镁的品粒尺寸;或者采用BET法,透气法测定氧化镁粉的比表面积;也有人利用水合速度测定水合常数以及动力学方法测定反应速度。由于影响轻烧氧化镁活性的因素甚多,各种测定方法都有其局限性,而且多数方法的设备费用昂贵,操作复杂,对于一般小型企业限于条件以进行。因此,寻求一种新的评价氧化镁活性的方法,既简单可靠,又比较经济,使之能广泛适用于小型企业,对于菱镁制品生产工艺的控制和质量的提高显然具有重要的实用价值。
众所周知,吸附碘值是表征活性的重要依据之一,因此,藉助碘值评价氧化镁的活性是有可能的。根据国外文献报道,桥本,WL普瑞尔山元公圣等都用碘值表征轻烧氧化镁的活性。基于上述考虑,我们认为这种方法是可行的。故本文重点研究吸附碘值法测定轻烧氧化镁的活性,同时也辅以X一射线法测定晶粒尺寸,BET法测定比表面积以便比较,从而得出可靠的判断。
此外,为了研究不同活性的氧化镁对菱镁制品性能的影响,我们按照WB3一82部颁标准的规定进行了氧化镁粉各项物理性能的检测,最后制成净浆试块,测定其机械强度从而为生产实践中对原料的选择提供可靠的数据。
- 吸附碘值的测定
吸附碘值的测定方法很多,桥本 (2) 采用的是在真空状态下,在正已烷中溶解碘制成吸附液,黄雪梅 〔 刹采用的是碘一四氯化碳吸附液,我们采用的是碘一碘化钾吸附液。具体操作是将欲测的粉末状氧化镁试料放入烧瓶中,加入0.1N的标准碘溶液,充分润湿,吸附后过滤,再用标准的 0 .1N 的硫代硫酸钠溶液对滤浓进行滴定,根据下列反应:
2I一2e=I2 (l)
I2+2S2032-=S4O62-+2I一 (2)
碘与硫代硫酸钠定量反应生成连四硫酸钠。碘值的计算按下列公式:
碘值=[A一(2 .2B×所用硫代硫酸钠溶液毫升数)]/[试料重(g)]×(mg/g)
(式中:A=碘溶液的当量浓度×12693.0
B=硫代硫酸钠的当量浓度×126.93
测定结果示于图1,同时给出桥本的测定结果以供参考。
由图可见,轻烧氧化镁粉的碘值随锻烧温度的升高而降低,说明氧化镁粉的活性随锻烧温度的升高而降低。 由于氧化镁的活性不仅与缎烧温度有关,而且与保温时间,锻烧炉气氛,原料矿石的尺寸, 原料种类及杂质含量有关,尤其是与氧化镁粉的粒度有关,因此,图中所列数据均不相同,但其总的趋势是一致的。
除
图1 轻烧氧化镁粉的碘值与煅烧温度的关系
为了排除上述对碘值的影响因素,最好是对不同产地的矿石进行一次系统的股烧试验,测定不同缎烧条件下的碘值,选出最佳范围,在以后的生产实际使用时,按照最佳范围进行检测即可达到控制轻烧氧化镁粉质量的目的。
- 晶粒尺寸的测定
在不同温度下缎烧菱镁矿得到的轻烧氧化镁的晶粒尺寸用X一射线衍射法测定,并根据测定的晶粒尺寸计算出比表面积,这也是研究氧化镁活性的方法之一。
H粉和D粉中氧化镁晶粒尺寸的测定结果示于图2,同时绘出Cimino ,吴基东,桥本报道的数据以供参考。
图2 轻烧氧化镁粉的晶粒尺寸与煅烧温度的关系
设轻烧氧化镁的晶粒为球形, 则晶粒体积V=(1/6)πD3 (4)
轻烧氧化镁的比重均按