目前,製(zhì)備鎂(měi)鋁尖晶石的常用方法是固相反應合成(chéng)法,即以氧(yǎng)化物(wù)、氯氧化物或碳酸鹽為原料,將原料混(hún)合壓坯後在高溫下(大於1400℃)反應製備尖(jiān)晶石。北京鎂磚
電熔法是工業上另一種(zhǒng)常用的合成尖晶石的方(fāng)法,此種方法也存在能(néng)耗大等缺(quē)點。
而如溶膠一(yī)凝膠法、水(shuǐ)熱法等濕化學法雖然能在較低溫度下合成尖晶石,但是其操(cāo)作工藝複雜(zá)、所需設備昂貴、成本(běn)太高而無法滿足大規模工業生產的需要。
以北京鎂砂和鎂鋁尖晶石砂為原料生產的鎂鋁尖晶石磚,通常稱為鎂鋁(方鎂石一尖晶石(shí)磚)。用於生產方鎂石尖晶石磚的鎂砂原料,要求有盡量低的雜質含量(尤其(qí)是CaO)。
國產燒結鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普遍(biàn)。采用尖晶石砂作顆粒料,以鎂砂作細粉(fěn)和部分顆(kē)粒(lì)料,按照鎂鋁磚的混煉、成形、燒成工(gōng)藝生產,可製造出高溫性能好,熱震(zhèn)穩定性高的產品。
鎂鋁尖晶石磚常用於水泥回轉窯、玻璃窯格子(zǐ)體、混鐵爐及耐(nài)火材料窯爐中溫度(dù)變化大的(de)區(qū)段。
2.鎂鋁鉻尖晶石磚:
鎂鋁鉻尖晶石磚體(tǐ)係即為方鎂石/鎂鋁鉻尖(jiān)晶石係統:MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係(xì)統。
為便於比較鎂鋁鉻製品的生產,向MgO中引入Cr2O3多(duō)以鉻礦形式,製造過程常(cháng)常是(shì)Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物相伴出(chū)現。
首先,從耐高溫、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有優越性,這除了它有較(jiào)高的共熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽酸鹽液相中的較低溶解度。
眾(zhòng)所周(zhōu)知,較低的溶解度應有較強的析晶能力,能有效地降低晶格間界麵能,使矽酸鹽(yán)液相趨(qū)於(yú)向昌(chāng)粒間隙中移動呈孤立狀,易實現方鎂石晶粒間或通過鎂(měi)鉻尖晶石搭橋的直接結合,可有效提高高溫強度(dù)和(hé)抑製熔渣滲透,提高(gāo)抗渣性(xìng)。
但Cr2O3揮發性比較高,高溫下,特別在真空(kōng)條件下穩定性較差。
其(qí)次,從抗熱震性這(zhè)個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越性。因(yīn)為(wéi)高溫下MgO·Al2O3或Al2O3在MgO中的固溶一膠溶作用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其(qí)MgO·Fe2O3或Fe2O3弱(ruò)得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也(yě)比MgO·Cr2O3低(dī)。
因此(cǐ),MgO-MgO·Al2O3係材料在(zài)溫度波動時較為(wéi)穩定,具有良好的抗熱震性。
比較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一定(dìng)的情況下,可以推(tuī)測,熔融MgO-MgO·Al2O3係材料,方鎂石晶粒內的沉析(xī)尖晶石較少,而晶間尖晶石較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材料則有較多的晶內沉析(xī)尖晶石和較少的晶間尖晶石。
顯然,改變R2O3中各成分比例(lì),則可調整尖晶石(shí)相(xiàng)的分布,改變顯微結構(gòu)。
3.鎂鐵鋁尖晶石(shí)磚(zhuān):
鎂鐵(tiě)鋁尖晶(jīng)石磚主要應用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒成帶用傳統耐火材料多以鎂鉻質耐火材料為(wéi)主,由(yóu)於用後北京鎂鉻磚中可(kě)溶解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴(yán)重的環(huán)境汙染。
尋找水泥窯的無鉻化替代產品得到了(le)專家的公認,氧化鎂-鐵鋁尖晶石磚是由RHI公司於20世紀90年代提出的,它是將鎂砂和預合(hé)成的(de)鐵鋁尖晶(jīng)石混合成型,在一(yī)定的工藝下高溫燒成。
現在已被廣(guǎng)泛地應用於(yú)水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁尖(jiān)晶石的顯微結構特征比較(jiào)複雜,以鎂砂顯微結構和鐵鋁尖晶石顯微結構的組合為主,鎂砂和鐵鋁尖晶石界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相互擴散,緊密結合,實現材料的直(zhí)接結合。鉻鎂磚與鎂鉻磚一樣,其(qí)主要礦物組成都是尖晶石一方鎂石。它也是(shì)以燒結鎂砂和鉻鐵礦為主要(yào)原料,按適當比(bǐ)例製成的複合堿性耐火材料製品(pǐn)。其原料配比無明確規定,一般把絡鐵礦加入量小於(yú)50%的稱為鎂鉻磚(zhuān),50%或大於50%的稱為鉻鎂磚。其生產工藝、性能特點和用途基本相近(jìn)。
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