目前,製備鎂鋁尖晶石的常用方法是固相反應合成法,即以(yǐ)氧化物、氯氧化物或碳酸(suān)鹽(yán)為(wéi)原料,將原料混合壓坯(pī)後在高溫下(大於1400℃)反應製備(bèi)尖(jiān)晶石。河北鎂磚
電熔法(fǎ)是工業上另一種常用的合成尖晶石的(de)方法,此種方法也存在能耗大等缺點。
而如溶膠一凝膠法、水(shuǐ)熱法等濕化學法雖然能在較低溫度下合成尖晶石,但是其操作工藝複雜、所需設備昂(áng)貴、成本(běn)太高而無法滿足大規(guī)模工業生(shēng)產的(de)需要。
以河(hé)北鎂砂和鎂鋁尖晶石砂為原料生(shēng)產的鎂鋁(lǚ)尖晶石磚(zhuān),通常稱為鎂鋁(方鎂石一尖晶石磚)。用於生產方(fāng)鎂石尖晶石磚的鎂砂原料(liào),要求有盡量低的雜質含量(尤其是CaO)。
國產燒結(jié)鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用(yòng)較普遍。采用尖晶石砂作顆粒料,以鎂砂(shā)作細(xì)粉和(hé)部分(fèn)顆粒料,按(àn)照鎂鋁磚的混煉、成形(xíng)、燒成工(gōng)藝生產,可製造出高溫(wēn)性能(néng)好,熱震穩定(dìng)性高(gāo)的產(chǎn)品。
鎂鋁(lǚ)尖晶石磚常用於水泥回轉窯、玻璃窯格子體、混鐵爐及耐火材料窯爐中(zhōng)溫度變化大的區段。
2.鎂鋁鉻尖晶(jīng)石磚:
鎂(měi)鋁鉻尖晶石磚體係即為方鎂石/鎂鋁鉻尖晶石係統:MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係統。
為便於比較鎂鋁鉻製(zhì)品的生產,向MgO中引入Cr2O3多以鉻礦形(xíng)式,製造過程(chéng)常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物(wù)相伴出(chū)現。
首先,從(cóng)耐高溫、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有優越性,這(zhè)除了它有較(jiào)高(gāo)的共熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽酸鹽液(yè)相中的較低溶解(jiě)度。
眾所周知,較低的溶解度應有較強的析晶能力,能(néng)有效地降低晶格間界麵能,使矽酸(suān)鹽液相(xiàng)趨於向昌粒間隙中移動呈孤立狀,易實(shí)現方鎂石晶粒間(jiān)或通過鎂鉻尖晶石搭橋的直(zhí)接結合,可有效提高高溫強度和抑製熔渣滲透,提高抗渣性。
但Cr2O3揮發性比較高,高(gāo)溫下,特別在真空條件下穩定性較差。
其(qí)次,從抗熱震性這(zhè)個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越性。因為(wéi)高溫下MgO·Al2O3或(huò)Al2O3在MgO中的固溶一膠溶作用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或Fe2O3弱(ruò)得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波動(dòng)時較為穩定,具有良(liáng)好的抗熱震性。
比較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一(yī)定的情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係材(cái)料,方鎂石晶粒內的沉析尖晶石較少,而晶間尖晶石(shí)較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材(cái)料則有較多的晶內沉析尖晶石和較少的晶間尖晶石(shí)。
顯然(rán),改變R2O3中各成分比(bǐ)例,則可(kě)調整尖晶石相的分布,改變顯(xiǎn)微結構。
3.鎂鐵(tiě)鋁(lǚ)尖晶石磚:
鎂鐵(tiě)鋁尖晶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(liào)為主,由(yóu)於用後河北鎂鉻磚中可溶解於水(shuǐ)中的劇毒六價鉻會造成嚴重的環境汙染。
尋找水泥窯的無鉻(gè)化替代產品得到了專家的(de)公認,氧化鎂-鐵鋁尖晶石(shí)磚是由(yóu)RHI公司於(yú)20世紀90年代提(tí)出的,它是(shì)將鎂砂和預合成的鐵鋁尖晶石混(hún)合成型,在一定的工藝下(xià)高溫燒成。
現(xiàn)在已(yǐ)被廣泛地應用於水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁尖晶石(shí)的顯微結構特(tè)征比較複(fù)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(shí)界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間(jiān)的相互擴散,緊密結合,實現材料的直接(jiē)結合。鉻鎂磚與鎂(měi)鉻磚一樣,其主要礦物組成都是(shì)尖晶石一方鎂石。它也是以燒結鎂砂和(hé)鉻鐵礦為主要原料,按適當比例製成(chéng)的複合堿性耐火材料製品。其原料配(pèi)比無明確規定,一般把絡鐵礦加(jiā)入量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱(chēng)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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