目前,製備鎂(měi)鋁(lǚ)尖晶石的(de)常用方法(fǎ)是固相反應合成法(fǎ),即以氧化物、氯氧化物或碳酸鹽為原料,將原料混合壓坯(pī)後在高溫下(大於1400℃)反應製備尖晶石。上(shàng)海鎂磚
電熔法是工業上(shàng)另一種常用的合成尖晶石(shí)的方法,此種方(fāng)法也存在(zài)能耗大(dà)等缺(quē)點。
而如溶(róng)膠一凝膠法、水熱法等濕化學法(fǎ)雖然能在較低溫度下合成(chéng)尖晶石,但是其操作工藝複雜(zá)、所(suǒ)需(xū)設備昂貴、成本太高(gāo)而無(wú)法滿足大規模工業生產的需要。
以上海鎂砂和鎂鋁尖晶石砂為原料生產的鎂(měi)鋁尖晶石磚,通常稱為鎂(měi)鋁(方鎂石一尖晶石磚)。用於生產方鎂石尖晶(jīng)石磚的(de)鎂砂原料,要求有盡量低的雜(zá)質含量(尤其是CaO)。
國產燒結鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使(shǐ)用較普遍。采用尖晶石(shí)砂作顆粒料,以鎂砂作細粉和部(bù)分顆粒料,按(àn)照鎂鋁(lǚ)磚的混煉(liàn)、成形、燒成工藝生產,可製造(zào)出高(gāo)溫性能好,熱震穩定性高的產品。
鎂鋁尖晶石磚常用於水泥回轉窯、玻璃窯格子體、混鐵爐及耐火材料(liào)窯爐中溫度變化(huà)大的區段。
2.鎂鋁鉻尖晶石磚(zhuān):
鎂鋁鉻尖(jiān)晶石(shí)磚體(tǐ)係即為方鎂石/鎂鋁鉻尖(jiān)晶石係統:MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係統。
為(wéi)便於比較鎂鋁鉻製品(pǐn)的生產,向(xiàng)MgO中引入Cr2O3多以鉻礦形式,製造過(guò)程(chéng)常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物相伴出現。
首先,從(cóng)耐高溫、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具(jù)有優越性,這除了(le)它有較高的共熔溫度(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(néng),使矽酸鹽液相趨於向昌粒間隙中移動呈孤立狀,易(yì)實現(xiàn)方鎂石晶粒間或通過鎂鉻尖晶石搭橋的直接結合,可有(yǒu)效提高高溫強度和抑製(zhì)熔渣滲(shèn)透,提高抗渣性。
但Cr2O3揮發性比較高,高溫下,特別在真空條件下穩定性較差。
其次,從抗熱震性這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優(yōu)越性。因為高溫下MgO·Al2O3或Al2O3在MgO中的固溶一膠溶作(zuò)用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其(qí)MgO·Fe2O3或Fe2O3弱得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波動時較為穩定,具有良好的(de)抗熱震性。
比(bǐ)較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在(zài)MgO/R2O3比例一定的情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係(xì)材料,方鎂石晶粒內的沉析尖晶石較少,而晶間(jiān)尖晶石較多(duō),而MgO-MgO·Cr2O3係(xì)材料(liào)則有較多的晶(jīng)內沉析尖晶石和較少的晶間尖晶石。
顯然,改變(biàn)R2O3中各成分(fèn)比例,則可調整尖晶石相的分布,改變顯(xiǎn)微結構。
3.鎂(měi)鐵(tiě)鋁尖晶石磚:
鎂鐵鋁尖晶石磚主要應用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒成帶用(yòng)傳統耐(nài)火材料多以鎂鉻質耐火材料為主,由於用後上海鎂鉻磚中可溶解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴重(chóng)的(de)環境汙染。
尋找水泥窯的無鉻化替代產品得到了專家的公認,氧化鎂-鐵鋁尖晶(jīng)石磚是由RHI公司於20世紀90年代(dài)提出的,它是將鎂砂和預合成的鐵鋁尖晶(jīng)石(shí)混合成型,在(zài)一定的工藝下高(gāo)溫(wēn)燒(shāo)成。
現在已被廣(guǎng)泛地應用於(yú)水泥(ní)回轉窯的爐襯,替代鎂(měi)鉻磚。
鎂鋁尖晶石的顯微結構特征比較複雜,以鎂砂顯微結構和鐵鋁尖晶(jīng)石顯微結構的組合(hé)為主,鎂砂和鐵鋁尖晶石界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離(lí)子間的(de)相互擴散,緊密(mì)結合,實現材料的(de)直接結合。鉻鎂(měi)磚與鎂(měi)鉻磚一樣,其主要礦物組成都是尖晶石一方鎂石。它也是以(yǐ)燒結鎂砂和鉻鐵礦為主要原料,按適當(dāng)比例製成的複合堿(jiǎn)性耐火材料(liào)製品。其原料配比(bǐ)無明確規(guī)定,一般把絡鐵礦加入量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱為鉻鎂磚(zhuān)。其生產工藝、性能特(tè)點和用途(tú)基本相近。