鎂鋁尖晶石砂是以氧化鎂和三氧化二鋁為原料，經高溫煅燒合成的尖晶石質耐火材料。該原料在自然界發(fā)現(xiàn)極少，工業(yè)用的鎂鋁尖晶石幾乎全是人工合成的。合成鎂鋁尖晶石MgOAl2O3的理論化學組成為MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點為2135℃，具有耐高溫，熱穩(wěn)定性好，抗渣性強，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，是一種優(yōu)質耐火原料。

鎂鋁尖晶石為等軸晶系、立方體、八面體所構成的八面體晶形，無解理、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨脹系數(shù)低，熱導率小，并隨溫度上升而下降。另外，由于MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣氛變化時不發(fā)生變化，所以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩(wěn)定。鎂鋁尖晶石砂的人工合成方法是用工業(yè)氧化鋁或高純度鋁礬土和輕燒氧化鎂為原料，按要求的配比加入，經細磨、混勻、成球、在回轉窯或豎窯中經1800℃以上高溫煅燒，或上述原料按一定配比，在電弧爐中的2200℃左右的高溫熔融而合成電熔鎂鋁尖晶石砂。

燒結法

燒結鎂鋁尖晶石砂比電熔鎂鋁尖晶石砂經濟，而且在許多情況下，能夠代替電熔鎂鋁尖晶石砂，燒結鎂鋁尖晶石的工藝有兩種：其一是根據燒結程度，將選定Al2O3、MgO、水和結合劑磨細，并在筒磨機中混合后成型并干燥，再于回轉窯內強化燒結。另一種工藝是將Al2O3和MgO按所確定的比例共同細磨(或者各自磨細后再混合)，混合料干粉成球，再于回轉窯內強化燒結。其強化燒結的溫度應在1900℃以上。

在燒結尖晶石中，有活性MgO均勻分布在尖晶石顆粒之中，但在顆中觀察到了很多的微孔，在微孔中析出了硅酸鹽，燒結尖晶石可采用氫氧化鋁、煉燒氧化鋁、片狀氧化鋁和電熔氧化鋁作為氧化鋁原料，而采用碳酸鎂、氫氧化鎂和燒結氧化鎂作為氧化鎂原料。試驗結果表明，生產燒結尖晶石最適合的原料是工業(yè)氧化鋁和燒結氧化鎂，其中，原料細磨粒度是關鍵的工藝參數(shù)。將配料共同細磨、壓球，在1750℃以上的溫度煅燒可以獲得性能優(yōu)良的鎂鋁尖晶石砂。控制合理的煅燒鎂鋁尖晶石砂的配料，可以使其主晶相為細小的鎂鋁尖晶石晶體，并形成巢狀網絡結構，其間有少量的方鎂石晶體。

電熔法

在生產電熔鎂鋁尖晶石時，一般采用拜爾(Bayer)法生產的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理論組成混合，也可以使用其他來源的氧化鋁和MgO作原料，混合料中MgO含量可以在35%50%之內選定。因為混合料中MgO含量過高或偏低都會使熔化不佳，由于黏度高而使熔體難于澆注，加入鉻礦對熔體和澆注均無副作用。通常混合料在可傾式電爐或者漩渦熔化爐中熔化熔融混合物固化-破碎成電熔鎂鋁尖晶石原料。采用漩渦熔化爐可以熔制各種配方的電熔鎂鋁尖晶石，它是將選定比例的混合料在該爐內加熱到高于熔化溫度150250℃(熔池內的極限溫度為2300℃)，所以可以熔煉熔點不高于21002150℃的熔體材料，電熔塊的不同位置，其結構是不同的，一般是上部和周邊的蜂窩形氣孔數(shù)量多，其中符合理論組成的尖晶石熔塊的氣孔率更大，但含有過量MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦形式加入)的熔塊的氣孔率較低。因此，生產電熔尖晶石工藝的關鍵是如何獲得具有均勻結構的產品，同時適當?shù)嘏懦龤饪滓詼p少產品的氣孔率偏析。

此外，加入Cr2O3的另一個優(yōu)點是可以提高熔融材料的耐火度。符合理論組成的混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶成塊后形成尖晶石，尖晶石含量在80%95%以上，其余為硅酸鹽和玻璃狀物質。結晶塊中還存在二次尖晶石。在高于更低共熔點溫度下結晶的無雜質尖晶石稱為一次尖晶石;在低于更低共熔點溫度下結晶的尖晶石(有方鎂石夾雜)固熔體稱為二次尖晶石。通常，二次尖晶石在熔塊的上部結晶，而一次尖晶石則主要在熔塊下部結晶。有Cr2O3時則發(fā)現(xiàn)晶格明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔于尖晶石的晶格之內。通過控制出爐熔體的冷卻速度可以制得結晶程度不同的電熔鎂鋁尖晶石(其中有的晶體結構缺陷較高)，用結構缺陷較高的尖晶石生產鎂鋁尖晶石制品時可保證在燒成時具有所要求的燒結活性。電熔鎂鋁尖晶石的一個重要特征是在發(fā)育很大的結晶中，觀察到呈帶狀解理，并沿該解理面析出了活性的MgO。

以鎂鋁尖晶石為主體原料的尖晶石耐火材料，如：方鎂石尖晶石磚、尖晶石方鎂石磚、尖晶石磚等已應用在鋼鐵、水泥、玻璃等工業(yè)部門，并不斷開發(fā)新的領域。

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