鎂鋁尖（jiān）晶石（shí）砂是以氧化鎂和三氧化二鋁為原（yuán）料，經高溫（wēn）煆燒合成的尖晶石質耐火材料。該原料在自然界（jiè）發現極少（shǎo），工業用的鎂鋁尖（jiān）晶石（shí）幾乎全是人工合（hé）成的。合成鎂鋁（lǚ）尖晶石MgOAl2O3的理論化學（xué）組成為MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點為2135℃，具有耐高溫，熱穩定性好，抗渣性強，熱膨脹係數小等優點，是一種優（yōu）質耐火原料。
鎂鋁尖晶石為（wéi）等（děng）軸晶係、立方體、八麵體所構成的八麵體晶形，無解理（lǐ）、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨脹係數低，熱導率小，並隨溫度上升而下降。另外，由於MgAlO4生成中（zhōng）的MgO和Al2O3在氣氛變化時不發生變化，所以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩（wěn）定（dìng）。鎂（měi）鋁（lǚ）尖（jiān）晶石砂的人工合成方法是用工業氧（yǎng）化鋁或高純度鋁礬土和輕燒（shāo）氧化鎂為原料，按（àn）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（yǐ）上高溫煆燒，或上述原料按一定配比，在電弧爐中的2200℃左右的（de）高（gāo）溫熔融而合成電熔鎂（měi）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（qiě）在（zài）許多情況下，能夠代替電熔鎂鋁（lǚ）尖晶石（shí）砂，燒結鎂鋁尖晶石的工藝有兩種：其一（yī）是根（gēn）據燒結程度，將選定Al2O3、MgO、水（shuǐ）和結合劑磨細，並在筒磨機中混合後成型並（bìng）幹燥，再於回轉窯內強化燒結。另一種工藝是將Al2O3和MgO按（àn）所確（què）定的比例共同細磨(或者各自磨細後再混合)，混（hún）合料（liào）幹（gàn）粉成球，再於回轉窯內（nèi）強化燒結。其強化燒結的溫度應（yīng）在1900℃以上。
在（zài）燒結尖晶石中，有活性MgO均勻分（fèn）布在（zài）尖晶石顆粒之中（zhōng），但在顆中觀察到了很多的微孔，在微孔中析出了矽酸鹽，燒結尖晶石可采用氫（qīng）氧化鋁、煉（liàn）燒（shāo）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（tàn）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（shāo）結尖晶石最適合的（de）原料是工業氧化鋁和燒結（jié）氧化鎂（měi），其（qí）中，原（yuán）料細磨粒度是關鍵的工藝參（cān）數。將配（pèi）料共同細磨、壓球，在1750℃以上的（de）溫度煆燒可以獲（huò）得性能優良的鎂鋁尖晶石砂。控製合理的煆燒鎂鋁尖晶石砂的配料，可以（yǐ）使其主晶相為細小的鎂鋁尖晶石晶體，並形（xíng）成巢狀網絡結構（gòu），其間有（yǒu）少量的方鎂石晶體。
活性尖晶石與燒結（jié）尖晶石不同（tóng），它是在較低（dī）溫度下（xià）(12001300℃)合成的。由於（yú）合成溫度較低，細粉狀的混合料，沒有完（wán）全轉變為尖晶（jīng）石。根（gēn）據X射線衍射的結果，按理論的組成配料的活（huó）性尖晶石（shí）中，分別含有少量(約10%15%)的α-Al2O3和痕量(約為（wéi）5%10%)的MgO。生產活性尖晶石的關鍵是輕燒溫度（dù），當溫度太高時（shí），Al2O3和MgO會完全合成尖（jiān）晶石，因（yīn）而細粉的表麵積和（hé）燒（shāo）結性能都降低;當溫度太低時，尖晶石的合成不足，活性Al2O3和MgO太多。活性尖晶石作為生產耐火材料中的細粉（fěn）即活性細粉，可（kě）使材料具有所希望的更大密（mì）度，將活性尖晶石經細粉碎—幹粉壓球—燒結的（de）工（gōng）藝生產尖晶石時，在1700℃下燒結即能獲得高密度尖晶石（shí）砂，其體積密度能達到3.4g/cm3以上。
電熔法
在生產（chǎn）電熔鎂鋁尖晶石（shí）時，一般（bān）采用拜（bài）爾(Bayer)法生產的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理論組（zǔ）成混合，也可以使用其他來源（yuán）的氧（yǎng）化鋁和（hé）MgO作原料，混合料中MgO含量可以在35%50%之內選（xuǎn）定。因為混合（hé）料中MgO含量過高或偏低都會（huì）使熔化不佳，由於黏度高而使熔（róng）體難於澆注，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（huò）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製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於熔化溫度（dù）150250℃(熔池內的極限溫度為2300℃)，所以（yǐ）可以熔煉熔（róng）點（diǎn）不高於21002150℃的熔體材料，電熔塊的不同位置，其結構是不同的，一般（bān）是上部和周邊的蜂窩形氣孔數量多，其中符合理論組成的尖晶（jīng）石熔塊的氣孔率更大（dà），但含（hán）有過量MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦形式加入（rù）)的（de）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（huò）得具有均勻（yún）結構的產品（pǐn），同時適當地排除氣（qì）孔以減少產品的氣孔率偏析。
此外，加入Cr2O3的另一個優點是可以提高熔融材料的耐火度。符合理論組成的（de）混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶成塊後形（xíng）成尖晶（jīng）石，尖晶石含量在80%95%以上，其餘為矽酸鹽和玻璃（lí）狀物質。結晶塊中還存在二次尖晶石。在（zài）高於更（gèng）低共熔點（diǎn）溫度下結晶的無雜質尖晶石稱為一次尖（jiān）晶石;在低於更低（dī）共熔點溫度下結（jié）晶的尖晶石（shí）(有方（fāng）鎂石（shí）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（yào）在熔塊下部結晶。有（yǒu）Cr2O3時則發現晶（jīng）格明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔於尖晶石的晶格之內。通過控製出爐熔體的冷卻速度可以製得結（jié）晶程度不同的電熔鎂（měi）鋁尖晶（jīng）石（shí）(其中有的（de）晶體結構缺陷（xiàn）較（jiào）高（gāo）)，用（yòng）結構缺陷較高的尖晶石（shí）生產鎂鋁尖晶（jīng）石製品時可保證在燒成時具（jù）有所要求的燒結活性。電熔鎂鋁（lǚ）尖晶石的一個重要特征是在發育很大的結晶中，觀察到呈帶狀解理，並沿該解理麵析出了活性的MgO。
以鎂鋁尖晶石為主體原料的（de）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、玻璃等工業部（bù）門，並不斷開發新的領域。
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