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600℃以外，H粉的碘值均大于D粉，可以认为这主要是由于D粉的粒度大于H粉的原故。H粉、D粉与桥本曲趋势一致，唯H粉在800℃的碘值偏高，显然这是由于H粉中的活性氧化钙偏高的原故（参见表2）。
原料的质量及锻烧的条件以及煅烧后粉末的粒度对吸附碘值都有显著的影响．因此，利用碘值评价氧化镁的活性从而达到判断质量的好坏是可行的。例如，辽宁省大石桥，海城、恒道何子，抚顺等四家厂矿出售的轻烧氧化镁粉，其碘值分别为60, 102.2, 94.2, 113.55mg/g。由此可以判定大石桥的氧化镁粉活性较低，这与使用厂家得出的结论是一致的。
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
根据晶粒尺寸计算比表面的方法如下：
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3.30g/cm3计算，
则晶粒重量W=3.3V（5）
晶粒面积 A=πD2（6）
∴比表面积=A/W=(⒈82/D)×104(M2/g)（7）
式中：D为晶粒直径（A0）
计算结果示于表4
由图2可知，随着煅烧温度的提高，活性氧化镁的晶粒尺寸逐浙增大，相应其比表面积逐渐减小，说明其活性逐渐降低。这与碘值的测定结果是一致的。
D粉的测定结果与Climno ，吴基东的数据非常一致，尤其是在600℃～800℃之间。900℃的数据比较分散；H粉的数据相差甚远，对此我们将在下面进行解释。
W, R、尤本科指出，锻烧菱镁矿时其反应分成两个截然不同的阶段：300℃～500℃的温度下分解，是气体逸出阶段，900℃以上的温度下是再结晶和烧结阶段。我们认为500℃前，由于二氧化碳大量逸出，材料形成多孔结构，此时的氧化镁刚刚形成，晶粒尺寸很小，缺陷很多，比表面积很大，因此活性非常之大；而900℃以上；由于再结晶和烧结的发生，材料中的气孔率减少，致密度增加，氧化镁的晶粒尺寸增大，晶格缺陷减少，比表面积减少，因此活性降低显著。实践证明，活性过大与过小都不能在生产中实际使用．这就是本文的研究重点放在600℃-900℃之间的原因，
表4活性氧化镁的比表面积（晶粒尺寸法）（M2/g）
|
煅烧温度（℃）作者 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
|
D粉 |
157 |
— |
104 |
— |
47.3 |
— |
22.7 |
— |
20.4 |
— |
＜9.1 |
|
H粉 |
— |
— |
123.6 |
— |
72.4 |
— |
13.7 |
— |
10.5 |
— |
— |
|
Ciw |
182 |
158 |
104 |
— |
56.9 |
— |
36.5 |
— |
41.4 |
— |
37.1 |
|
吴基东 |
— |
— |
70 |
— |
47.9 |
— |
24 |
— |
16.5 |
— |
— |
|
桥本 |
— |
— |
— |
246 |
— |
82.4 |
— |
50.4 |
— |
— |
— |
锻烧温度在600℃～900℃期间，氧化镁的晶粒尺寸逐渐增大，晶格畸变逐渐减小晶形渐趋完整。通过扫描电镜照片可以清楚地看到晶粒由小到大，晶形由不完整到完整的过程。900℃煅烧时，由于再结晶与烧结受到原料种类及杂质含量的影响，晶粒尺寸及晶格奇变将有明显的差异，所以，900℃锻烧的氧化镁的x射一射线衍射结果比较分散。
800℃～900℃的H粉的晶粒尺寸增长极快，与H粉中碳酸钙的含量大有关（参见表1）。在煅烧过程中，碳酸钙于750℃～900℃分解生成氧化钙，促进了氧化镁的再结晶与烧结。碘值的测定结果（参见图1）表明，尽管800℃～900℃H粉的晶粒尺寸很大，但吸附碘值值却不小，也说明了此时吸附碘值是氧化镁与氧化钙共同作用的结果。
- BET法比表面积的测定
当物质表面吸附氮时，所起测量体系中的压力下降，直到吸附平衡为止．测量吸附前后的压力，计算在平衡压力下被吸的气体积（在标准状况下）根据BET等温吸附公式，计算试样单分子层吸附量，从而计算出试样的比表面积。
计算公式为下：
（PN2/PS）/[Vd(1－PN2/PS)]=1/(VM·C)+[(C—1)/Vm·C]]·(PN2/PS)(8)
式中：Vd一平衡时氮吸附量（毫升）
PN2一平衡时的氮分压
PS一液氮饱和蒸气压
Vm一每克吸附剂表面形翅一单分子层吸附量（摩尔／克）
我们委托吉林炭素厂进行了检测，结果见表5。
表3D粉的较表面积(M2/g)
|
试样煅烧温度（℃） |
700 |
800 |
900 |
|
D粉 |
19.67 |
11.93 |
11.90 |
4．吸附碘值法计算比表面积
当测定了活性氧化镁的碘值之后，可以根据碘值计算比表面积。计算方法如下：
已知碘的分子量为253.8克，一个碘分子的横截面积为21.lA0．设吸附碘值为I (m/gs)，、则比表面积按下列步骤求出：
1克试料吸附碘的克分子数＝（I×10－3）/253.8(9)
1克试料吸附碘的分子数=[（I×10－3）/253.8]×6.023×1023（10）
1克试料吸附碘的总面积= （I×10－3×6.023×1023）×21.1×10-20(N)(11)
比表面积=0.51 .(M2/g)(12)
假设碘分子吸附为单分子层吸附，一考虑到碘分子被活性氧化镁颗粒共用的可能性，必须对(12式)进行修正，修企方法是引入修正系数x、x的数值应为1 ≤X≤2
X数值的选择应与镁化镁颗粒的堆积状态有关，为简便起见，本文取x= 1计算比表面积。结果示于表6。
表6依碘值计算的氧化镁粉比表面积(M/g2 )
|
试 样 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
H粉 |
84 |
54.8 |
43.3 |
15.4 |
|
D粉 |
98.5 |
35 |
35 |
9.5 |
以上，我们采用了各种不同的方法，从不同的角度对为何判断轻烧氧化镁的活性进行了研究．为了便于比较，即将用各种方法测定，计算的比表面结果归纳于表7。
表7轻烧氧化镁粉的比表面积(M2／g)
|
煅烧温度（℃） |
BET法 |
X—射线衍射法 |
吸附碘值法 | ||
|
D粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 | |
|
600 |
— |
104 |
123.6 |
98.5 |
84.0 |
|
700 |
19.67 |
47.3 |
72.4 |
35.0 |
54.8 |
|
800 |
11.93 |
22.7 |
13.7 |
23.5 |
43.3 |
|
900 |
11.90 |
20.4 |
10.5 |
9.5 |
15.4 |
由表可见，对D粉来说，无论用哪一种方法测定的结果都是比较一致的，这是因为D粉中的主要杂质是二氧化硅，而二氧化硅在锻烧过程中及上述的分析中不起任何化学反应，因而测试结果的一致性很好，与此相反，对H粉来说，利用吸附碘值法的测定结果，在600℃--700℃，小于x一射线衍法的测定结果，在800℃--900℃，又大于x射线衍射法的测定结果，出现的原因正为前面讲过的那样，是碳酸钙分解形成氧化钙的原故，由此可见，吸附碘值法更能体现出影响氧化镁粉活性的综合因素，具有实用意义。
5．镁水泥物理性能的测定
不同活性的轻烧氧化镁粉，只有制成镁水泥制品，才能根据其物理性能来判断活性的最佳范围。
按照WB3--82部颁标准的规定，将不同温度媛烧的具有不同活性的轻烧氧化镁与卤水（见表3）调制成镁质水泥，进行了各项物理性能的检测，其结果示于表9
制取混合试样的目的是研究不同活性的氧化镁粉混合使用的效果。实验证明混合之后，试样的物理性能有加成的效果。这样就可以利用活性不同的氧化镁原料进行制品的物理性能的调整，这对生产实践是非常有意义的．例如当进厂的氧化镁原料活性太低时，可以按适当的比例掺入活性高的氧化镁原料以调整其凝结时间而又不影响制品的强度。
由表可见，随着缎烧温度的提高，凝结时间加长。说明活性越大，凝结时间越短，硬化越快。当使用600℃缎烧的氧化镁粉制备镁水泥时，在成形过程中便逐浙硬化，以致来不及操作。脱模后表面易出现裂纹，有时是很大的裂缝。这是由于活性越大，氧化镁的溶解度也越大，相应的液相的过饱和度也越大。过大的过饱和度会产生大的结晶应力，使形成的结晶结构网受到破坏。与此相反，当使用900℃缎烧的氧化镁粉制备镁水泥时，由于活性太小，凝结硬化时间过长，在硬化过程中，表面收缩与内部收缩不石致，也容易产生微裂纹，而且影响生产周期。因此我们认为，在本试验条件下，选用700℃一800℃缎烧的氧化镁粉是适宜的。考虑到影响活性的诸多因素，如钙含量，粒度等，相应适宜的碘值范围可取40-100mg/g（参见图1）．
表9轻烧氧化镁粉的物理性能
|
煅烧温度 |
标准稠度（%） |
初凝时间 小时--（分） |
终凝时间 小时--（分） |
安定性 |
耐压强度 （MP2） | |||||
|
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 |
D粉 |
H粉 | |
|
600 |
63.27 |
62.42 |
0—20 |
0—17 |
0—40 |
1—0 |
合格 |
不合格 |
26.6 |
41.1 |
|
700 |
75.6 |
67.2 |
1—42 |
0—40 |
4—50 |
8-50 |
合格 |
合格 |
33.8 |
75.0 |
|
800 |
74.0 |
61.2 |
5—50 |
2—0 |
9—15 |
40-0 |
合格 |
合格 |
55.3 |
49.4 |
|
900 |
66.0 |
42.0 |
28—0 |
2—30 |
56-30 |
32-20 |
不合格 |
不合格 |
56.9 |
20.4 |
|
混和* |
69.2 |
— |
0--21 |
— |
1—30 |
— |
合格 |
— |
24.2 |
— |
*混合试样表示600℃与900℃锻烧的氧化镁粉以1:1（重量比）混合而成，其耐压试样因粒度过粗，强度指标偏低。
在800℃煅烧的H粉，其物理性能有一个突变，更加证实了活性氧化钙的作用结果．因此必须控制氧化钙的含量，当其含量较高时，必须控制煅烧温度不要高于碳酸钙的分解温度．
