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白云石中富含MgO即成分均勻的高MgO白云石(鎂白云石)，具有獨特的微觀組織結構。當MgO含量從42%增加到約55%時，白云石中的結構從占優(yōu)勢地位的CaO晶體構成的結合網(wǎng)絡變到MgO晶體構成的結合網(wǎng)絡占主導地位，MgO含量再進一步提高到70%以上時，細小的CaO晶粒被MgO晶粒完全包圍，方鎂石構成的結合網(wǎng)絡占統(tǒng)治地位。

工業(yè)生產(chǎn)鎂白云石的方法：(1)利用天然的白云石質(zhì)菱鎂礦(如奧地利礦石)直接鍛燒。(2)用輕燒鎂粉和輕燒白云石，按化學成分要求配料，共同粉磨、壓團鍛燒。(3)以海水氫氧化鎂作為MgO的來源，用石灰石或(和)白云石作CaO的來源，石灰石或白云石先經(jīng)鍛燒，水化后加入到氫氧化鎂料漿中，經(jīng)濃縮、過濾、壓球和高溫煅燒的合成工藝。

我國采用二步煅燒工藝生產(chǎn)鎂白云石砂。首先將原料輕燒活化——團塊(壓球、壓坯)——燒成。

通過以下幾個關鍵技術環(huán)節(jié)可獲得高純致密鎂白云石砂。

(1) 輕燒溫度。適當?shù)妮p燒溫度是制備“活性”物料的首要條件。較低溫度下固相迅速熱分解時，可以制取高度分散的和晶格缺陷顯著增加的物料。但需控制分解產(chǎn)物的燒結和晶體長大。(2) MgO/CaO組成。MgO-CaO系混合物的燒結性能曲線。它相當于白云石成分的混合物恰好處于曲線的燒結最低區(qū)域，相對密度最小。配料選取在輕燒鎂中摻入石灰(或白云石)Mg0/CaO≈80%~75%/20%?25%(以下稱MgO、CaO合成料)。該配比處于曲線易燒結區(qū)，與白云石相比可降低燒結溫度約 200C，獲得密度為95%以上的優(yōu)質(zhì)鎂白云石砂。

(3) 消化。為獲得“活性氫氧粒子，合成(MgO ? CaO)氧化物摻水消化，在此過裎中物料體積膨脹、密度減小，OH-進人Ca+2和Mg+2晶格內(nèi)，晶格重新排列，由原是立方晶格的CaO和MgO變?yōu)榱骄Ц竦腃a(OH)2與三方晶格的Mg(OH)2。Ca+2半徑0. 106nm較Mg2+半徑0.078nm大，遇水則先行轉(zhuǎn)化。

Ca0快速消化為Ca(OH)2，密度由3.34g/cm3降至2.23/cm3，減少約三分之一，體積膨脹約一倍;MgO也緩慢地消化，由此膨脹所產(chǎn)生的局部應力使化學鍵斷裂引起分散作用，又進一步使顆粒細化。這時，CaO已充分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定Ca(OH)2，比表面由10.Om2/g增大至22. Om2/g，合成料消化困置24h備用。

(4) 均化。合成消化料經(jīng)球磨、振動磨再度細化、均化，顆粒尺寸進一步減小，接觸面增加而晶體表面被破壞，結構缺陷提高，促使燒結活性進一步增強。

Richard測出比表面為I. 73m2/g的MgO粉，經(jīng)研磨240min后增至7. 84m2/g，3000min后則達41.4m2/g，晶體的結合鍵被破壞后，機械能則轉(zhuǎn)化為晶體位能。顆粒愈細、表面積愈大、總能量愈大，有利于促進燒結。

均化細分散料經(jīng)團塊后，在液相未出現(xiàn)前早期達到燒結。粒度越細，燒后致密度越高。小于0.1mm占90%的團塊，經(jīng)過1650℃煅燒后，達到理論密度的95%以上，顯氣孔率為0.5%左右。

團塊。合成團塊的坯體密度直接取決于成型壓力、加壓過程，粉料重新排列使之緊密擠合。隨著壓力加大，顆粒間加速機械結合，總接觸面增大，使之致密化。

壓力的對數(shù)與坯體顯氣孔率成的正比關系，隨壓力加大，坯體的壓縮率增大。但當壓力增至100. OMPa后，壓縮率已無明顯提高。

(6)燒成。合成輕燒料(MgO· CaO)是低溫下熱分解所得的氫氧化物為“活性”粒子，具有大的比表面和晶格活化能。Gregg測出比表面為IOm2/g的Mg(OH)2在400℃熱分解，比表面達最大值為270m2/g，隨溫度升高則迅速降低，如圖3-27所示。

Schultz測出Ca2+擴散活化能為338.6kJ/mol，但由Ca(OH)2分解的活化能則是 459.8 kJ/mol。該低溫熱分解的活性MgO ? CaO粒子，可有利地促進燒結。

在燒結過程中的擴散速度決定于晶格中的空位濃度和擴散系數(shù)，對于燒結物料，微粒越小擴散速度就越大，晶格結構缺陷越多，擴散速度就越快。Nonon認為擴散速度與顆粒直徑兩次方成反比，即直徑為0.5um的顆粒，其燒結速度比直徑為0.05um的晶粒小100倍，相當于燒結溫度降低150-300℃。鎂鈣合成料(MgO、CaO)坯體經(jīng)1650℃燒成獲得高密度、低氣孔率的合成砂，與天然原礦石比較相對降低燒結溫度約200℃。