鎂鋁尖晶石砂是以氧化（huà）鎂（měi）和三（sān）氧化二鋁為原料，經高（gāo）溫煆燒合成的尖晶（jīng）石質耐火材料。該原料在自然（rán）界發現極少，工業（yè）用的鎂鋁尖晶石（shí）幾（jǐ）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（yǒu）耐高溫，熱穩定性好，抗渣（zhā）性強，熱膨脹係數小等優點，是一種優質耐火原料（liào）。
鎂鋁尖晶石為等（děng）軸晶係、立方體、八麵體所構成的八麵體晶形，無解（jiě）理（lǐ）、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨脹（zhàng）係數低，熱導率（lǜ）小，並隨溫度上升而下（xià）降。另（lìng）外，由於MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣氛變化時不（bú）發生變化，所（suǒ）以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩定。鎂鋁尖晶石砂的人（rén）工（gōng）合成（chéng）方法是用工業氧化鋁或高純度（dù）鋁礬土和輕燒氧化鎂為原料（liào），按要（yào）求的配比加入，經細（xì）磨、混勻、成球、在回（huí）轉窯或豎窯中經1800℃以上高溫煆燒，或上述原料按一定配比，在電弧（hú）爐中的2200℃左右的高溫熔融而合成電熔鎂鋁尖晶石砂。
燒（shāo）結法
燒結鎂鋁尖晶石砂比電熔鎂鋁尖晶（jīng）石砂經濟（jì），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（jīng）石的工（gōng）藝有兩（liǎng）種：其一是根據燒結程度，將選定Al2O3、MgO、水和結合劑磨細，並在筒（tǒng）磨機中混合後成型並幹燥，再於回轉（zhuǎn）窯內強化燒結。另一種工藝是將Al2O3和（hé）MgO按所確（què）定（dìng）的比例共同細磨(或者各自磨細後再混合)，混合料（liào）幹粉成球，再於回轉（zhuǎn）窯內（nèi）強化燒結（jié）。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（le）很多的微孔，在微孔中析出了矽酸鹽，燒結尖晶石可采用氫氧化鋁、煉燒氧（yǎng）化（huà）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（jié）尖晶石最（zuì）適合的原料是工業氧化鋁（lǚ）和（hé）燒結氧化鎂，其中，原料細磨粒度是關鍵的工藝（yì）參數。將配料共同細磨、壓球，在（zài）1750℃以上的溫度煆燒可以獲得性（xìng）能優（yōu）良（liáng）的鎂鋁尖晶石砂（shā）。控（kòng）製合理的煆燒鎂鋁尖晶（jīng）石（shí）砂的配料，可以使其（qí）主晶相為細小的鎂鋁尖（jiān）晶石晶體，並形成巢狀網絡結構，其間有少量的方鎂石晶體。
活性尖晶石與燒結尖晶石不同，它是在較低溫度下(12001300℃)合成的。由於合成溫度（dù）較低（dī），細粉狀的混合料，沒（méi）有完全轉變為尖晶石。根據X射線（xiàn）衍射的結果，按理論（lùn）的組成配料的活性尖（jiān）晶石（shí）中，分別（bié）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（shí）的關鍵是輕燒溫（wēn）度，當溫度太高時，Al2O3和MgO會完全合成尖晶（jīng）石，因而細粉的表麵積和燒結性能都降低;當溫度太低時，尖晶石的合成不足，活性Al2O3和MgO太多。活（huó）性（xìng）尖晶石作為生產耐火材料中的細粉即活性細粉，可使材料具有所希望的更（gèng）大密度，將活性（xìng）尖晶石經細粉碎—幹粉壓球—燒結的工藝生產（chǎn）尖（jiān）晶石（shí）時，在1700℃下燒結即能獲（huò）得高（gāo）密度（dù）尖晶石砂，其體積密度能達到3.4g/cm3以上。
電熔法
在生產（chǎn）電熔鎂（měi）鋁（lǚ）尖晶石時，一般（bān）采用拜爾(Bayer)法（fǎ）生產的Al2O3與高（gāo）純MgO按尖晶（jīng）石的理論組成混合（hé），也可以使用其他來源的氧化鋁和MgO作原料，混（hún）合料中MgO含量可以在35%50%之內選定。因為混合（hé）料中MgO含量過高或偏低都會使熔化不佳，由於黏度高而使熔體難（nán）於澆注（zhù），加入鉻礦對熔體和澆注均無副作用。通常混合（hé）料在可傾式電爐或者漩渦熔化爐（lú）中熔化熔融混合物固化-破（pò）碎成電熔鎂鋁尖晶（jīng）石（shí）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，它是（shì）將選（xuǎn）定比例的混合料在該爐內加熱到高（gāo）於熔化溫度150250℃(熔池內的極限溫（wēn）度為2300℃)，所（suǒ）以可以熔煉熔點不高於21002150℃的（de）熔體材料，電（diàn）熔塊的不同位置，其結（jié）構是不同的，一般是上部和周邊的（de）蜂窩（wō）形氣（qì）孔數量（liàng）多，其中符合理論組（zǔ）成（chéng）的尖晶石（shí）熔塊的氣孔率更大，但含有（yǒu）過量（liàng）MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦形式加（jiā）入)的熔塊的氣孔率較低。因此，生產電熔尖晶石工藝的（de）關鍵是（shì）如何獲得（dé）具（jù）有均勻結構的產品（pǐn），同時適當地排除氣孔以減少產品的氣孔率偏析。
此（cǐ）外，加入Cr2O3的另一個優點是可以提高（gāo）熔（róng）融材料的耐火度。符合理（lǐ）論組成的混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶成塊後形成尖晶石，尖晶石含（hán）量在80%95%以上（shàng），其（qí）餘為矽酸鹽和玻璃狀物質。結晶塊（kuài）中還存在二次尖晶石。在高於更低共熔點溫度（dù）下結晶的無雜（zá）質（zhì）尖晶石（shí）稱為一次尖晶石;在（zài）低於更低共熔點溫度下（xià）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時則發現晶格明顯（xiǎn）畸變，說明Cr2O3按置換型熔（róng）於尖晶石的晶（jīng）格之內。通過控製出爐熔體的冷卻速度可以製得結晶程（chéng）度不同的電熔鎂鋁（lǚ）尖晶石(其中有的晶體結（jié）構缺陷較高)，用結構缺陷較高的尖晶石生產鎂鋁尖晶石製品時可保（bǎo）證在燒成時具有所（suǒ）要求的燒（shāo）結活性。電（diàn）熔鎂鋁尖晶石的一個重要特征是在（zài）發（fā）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（zhǔ）體原料的尖晶石（shí）耐火材料，如：方鎂石尖晶（jīng）石磚、尖晶石方鎂石磚、尖晶石磚等已（yǐ）應（yīng）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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