鎂鋁尖晶石砂（shā）是以氧化鎂和三氧化二鋁為原料，經高溫煆燒（shāo）合成的尖晶（jīng）石質耐火材料。該原料在自然界發現極（jí）少，工業用的（de）鎂鋁尖晶石幾乎全是人工（gōng）合成的。合成鎂鋁尖晶（jīng）石MgOAl2O3的理論化學組成為MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點為2135℃，具有耐高（gāo）溫，熱穩定（dìng）性好，抗渣性強，熱膨脹係數小等優點，是一種優質耐火原料。
鎂鋁尖晶石為等軸晶係、立方體、八麵體所構成的八麵體晶形，無（wú）解理、熱震性好（hǎo）。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨（péng）脹係數低，熱（rè）導率小，並隨溫度上升而下降。另外，由於MgAlO4生（shēng）成中的MgO和Al2O3在（zài）氣氛變（biàn）化時不發生變化，所以它與FeCr2O4相比，在氧（yǎng）化還原氣氛中十（shí）分穩定。鎂鋁尖晶石砂的人（rén）工合成方法是（shì）用工業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（zài）回轉窯或豎窯中經1800℃以上高溫煆燒，或上述（shù）原料按（àn）一定配比，在電弧爐中的2200℃左（zuǒ）右的高溫（wēn）熔融而合成電熔（róng）鎂（měi）鋁尖晶石砂。
燒結法（fǎ）
燒結鎂鋁尖晶石砂（shā）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（jiān）晶石（shí）砂，燒結鎂鋁尖晶石的工藝有兩（liǎng）種：其一是根據燒結程度，將選定Al2O3、MgO、水（shuǐ）和結合劑磨細，並在筒磨機中混（hún）合後成型並幹燥，再於回轉窯內強（qiáng）化燒結。另一種工藝是將Al2O3和MgO按所確定的比例共同細磨(或者各自磨細後再混合)，混合料幹粉成球，再於（yú）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（zhī）中，但在顆（kē）中觀察到了很多的微孔，在微孔中（zhōng）析出了矽酸鹽，燒結尖晶石可（kě）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（qīng）氧化（huà）鎂和燒結氧（yǎng）化鎂作為氧化鎂原料。試驗結果表（biǎo）明，生（shēng）產燒結尖晶石（shí）最適（shì）合的原料是工業氧化鋁和（hé）燒結氧化鎂，其中，原料細磨粒度是關鍵的工藝參數。將配料共同細磨、壓球，在1750℃以上的溫度煆燒可（kě）以獲得性（xìng）能優良的鎂鋁尖晶石砂。控製合理的煆燒鎂（měi）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，並形成巢狀網絡結構，其間有少（shǎo）量的方鎂石晶體。
活性尖晶石與燒結尖（jiān）晶石不同，它是在較低溫度下(12001300℃)合成的。由於（yú）合成溫度較低，細（xì）粉狀的混合料，沒有完全（quán）轉變為尖晶石。根據（jù）X射線衍射的結果，按（àn）理論的組成配料（liào）的活性尖（jiān）晶石中，分別含有（yǒu）少量(約10%15%)的α-Al2O3和痕量(約為5%10%)的MgO。生產活性尖晶石的關鍵是輕燒溫度，當溫度（dù）太（tài）高時，Al2O3和MgO會完（wán）全合成尖晶石，因而（ér）細粉的表麵積和燒（shāo）結性能都降低;當（dāng）溫度太低時，尖晶石的合成不足，活性Al2O3和（hé）MgO太多。活性（xìng）尖晶石作為生產耐火材料中的細粉即活性細粉，可使材料具有所（suǒ）希望的更大密度，將（jiāng）活性尖晶石經細粉碎—幹粉（fěn）壓球—燒結的（de）工藝（yì）生產（chǎn）尖晶石時，在（zài）1700℃下燒（shāo）結即能獲得高密度（dù）尖晶石砂，其體積密度能（néng）達到3.4g/cm3以上。
電熔法
在（zài）生產電熔鎂鋁尖晶石（shí）時，一般采用拜爾(Bayer)法生產的Al2O3與（yǔ）高純（chún）MgO按尖晶石的（de）理論組（zǔ）成混合，也可以（yǐ）使用其他來源的氧化鋁和MgO作（zuò）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（piān）低都（dōu）會使熔化不佳，由於黏度高而使熔體難於澆注，加入鉻礦對熔體和澆注均（jun1）無副（fù）作用。通常混合料（liào）在（zài）可（kě）傾式電爐（lú）或者漩渦熔化爐中熔化熔融混合物固化-破碎成（chéng）電熔鎂鋁尖晶石原料。采用漩渦熔化爐可以熔製各（gè）種配方的電熔鎂鋁尖晶石，它（tā）是將選定比例的混（hún）合料在該爐內加熱到高於熔化溫度150250℃(熔池內的極限溫度為（wéi）2300℃)，所以可以熔煉熔點不高於21002150℃的熔體材料，電熔塊的不同位置，其結構是不同的，一（yī）般是上部和周（zhōu）邊的（de）蜂窩（wō）形（xíng）氣孔數量多（duō），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（lǜ）較低。因此，生（shēng）產電熔（róng）尖晶石工藝的關（guān）鍵（jiàn）是如（rú）何獲（huò）得具有均勻結構的（de）產品，同時適當（dāng）地排除氣孔以減少產品的氣孔率偏析。
此外（wài），加入Cr2O3的另一個（gè）優點是可以提高熔融材料的耐火度（dù）。符合理論組成的混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶成（chéng）塊後形（xíng）成尖晶石（shí），尖晶石含量在80%95%以上（shàng），其餘為矽酸鹽和玻璃狀物質。結晶塊中還存在二次尖晶石。在高於（yú）更低共熔點溫度下結晶的無雜質尖晶石稱為一次尖晶石;在低於更低共熔點溫度下結晶的（de）尖晶石(有方鎂石夾雜)固熔體稱為二次尖晶石。通常，二（èr）次尖晶（jīng）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（zé）發現晶格（gé）明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔於尖晶石的晶格之內。通過控（kòng）製出爐熔體的冷卻速度可以（yǐ）製得結（jié）晶程度不同的電熔鎂鋁（lǚ）尖晶（jīng）石(其中有的晶體結構缺（quē）陷較高)，用結構缺陷（xiàn）較高的尖晶石生產鎂鋁尖晶（jīng）石製品時可保證（zhèng）在燒成時（shí）具有所要求的燒結活性。電熔鎂鋁尖（jiān）晶石的一個重要特征是在發育很大的結（jié）晶中，觀察到呈帶狀解理，並（bìng）沿該解（jiě）理麵析出了活性的MgO。
以鎂鋁（lǚ）尖晶石為主體（tǐ）原料的（de）尖晶石耐火材料，如：方鎂石尖晶石（shí）磚、尖晶石（shí）方鎂石磚、尖晶（jīng）石磚等已應用在鋼鐵、水泥、玻璃（lí）等工業部門（mén），並不斷開發新的領域。
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