鎂鋁尖晶石（shí）砂（shā）是以（yǐ）氧（yǎng）化（huà）鎂和三氧化二鋁為原料，經高溫煆燒合（hé）成的尖晶石質耐火（huǒ）材料。該（gāi）原料在自然界發現極少（shǎo），工業（yè）用的鎂鋁尖晶石幾乎全（quán）是人工合成的。合（hé）成鎂鋁尖晶石MgOAl2O3的理論化學組成為MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點為2135℃，具有耐高溫（wēn），熱穩定性好，抗渣性強，熱膨脹係數小等優點，是一種（zhǒng）優質耐火（huǒ）原料。
鎂鋁尖晶石為等軸晶係、立方體、八麵體（tǐ）所構成的八麵體晶（jīng）形，無解理、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨脹係數低，熱導率小（xiǎo），並隨溫度上升而下降。另外，由於MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣（qì）氛變化時不發生變化，所以它與FeCr2O4相比（bǐ），在氧化還原氣氛中十分穩定。鎂鋁尖晶石（shí）砂的人工合成方法是用工業（yè）氧化鋁或高純度鋁（lǚ）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（chéng）球、在回轉窯或豎（shù）窯中經1800℃以上高溫煆燒，或（huò）上（shàng）述原料（liào）按一定配比，在電弧爐（lú）中的2200℃左右的（de）高溫熔融而（ér）合成（chéng）電熔鎂鋁尖（jiān）晶石（shí）砂。
燒結法
燒結鎂鋁尖晶石砂比電熔鎂鋁尖晶石砂（shā）經濟，而且在許多情況下，能夠代（dài）替電熔鎂鋁尖晶石砂，燒結鎂鋁尖晶石的工藝有兩種：其一是根（gēn）據燒結程度，將選定Al2O3、MgO、水和結合劑磨細，並在筒磨機中混合後成型並幹燥（zào），再於回轉窯內強化燒（shāo）結。另一（yī）種（zhǒng）工藝是將Al2O3和MgO按所確定的比例共同細磨(或者各自磨（mó）細後再混合)，混合料（liào）幹粉成球，再於回轉窯內強化燒結。其強化（huà）燒結的溫度應在1900℃以上（shàng）。
在燒結尖（jiān）晶石中，有活性MgO均勻（yún）分布（bù）在尖晶石顆粒之中（zhōng），但在顆中（zhōng）觀察到了很多的微（wēi）孔，在微孔（kǒng）中析出了矽酸鹽，燒結尖晶石可采用（yòng）氫氧化鋁（lǚ）、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、氫氧化鎂（měi）和燒結（jié）氧化鎂作為氧化鎂原料。試（shì）驗結果表明，生產燒結尖（jiān）晶石最適合的原料是工業氧化（huà）鋁和燒（shāo）結氧化鎂，其中，原料細磨粒度是關鍵（jiàn）的工藝參數。將配料共同細磨（mó）、壓（yā）球，在（zài）1750℃以上的溫度煆燒可（kě）以獲得性（xìng）能優（yōu）良的鎂鋁尖晶（jīng）石砂。控製合理的煆燒鎂鋁（lǚ）尖（jiān）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（qí）間有少量（liàng）的方鎂石（shí）晶體。
活性尖晶石與燒結尖晶石不（bú）同（tóng），它是在較低溫度下(12001300℃)合成的。由於合成溫（wēn）度較低（dī），細粉狀的混合料，沒（méi）有（yǒu）完全轉變為尖晶（jīng）石。根據X射線衍射的結果，按理論的組成配料的活性尖晶石中（zhōng），分別含有少量(約10%15%)的α-Al2O3和痕量(約為5%10%)的MgO。生產活性尖（jiān）晶石的關鍵是輕（qīng）燒溫度，當溫度太高時（shí），Al2O3和（hé）MgO會完全合成尖晶石，因而細粉的表麵積和燒（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（duō）。活性尖晶石作（zuò）為生產耐火材料中的細（xì）粉即活性細粉，可使材料具有所希望的更大密度（dù），將（jiāng）活性尖晶石（shí）經細粉碎—幹粉壓球—燒結的工藝生產尖晶石時，在1700℃下燒結即能獲（huò）得高密度尖晶石砂，其體積密度能達到3.4g/cm3以（yǐ）上。
電熔法（fǎ）
在生產電熔鎂鋁尖晶（jīng）石時，一（yī）般采用（yòng）拜爾(Bayer)法生產的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理論組成混合，也可以使用其他來（lái）源（yuán）的氧化鋁和MgO作原料，混合料中MgO含（hán）量可（kě）以在35%50%之內選定。因為混合料（liào）中MgO含量過高或偏低（dī）都會使熔化不佳，由於黏度高而使熔體難於澆注，加入鉻礦對熔體和澆注均無副（fù）作用。通常混合料在可傾式電爐或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（liào）。采用漩渦熔化爐可以熔製各種配方的電（diàn）熔鎂鋁尖晶石，它是將選定比例的混合料在（zài）該爐（lú）內加熱到高於熔化溫度150250℃(熔（róng）池內的極限溫度為2300℃)，所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，其結構是不同的，一般是（shì）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石熔塊的氣孔率更大，但含有（yǒu）過量MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦形式（shì）加入)的熔塊的氣孔率較低。因此，生產電熔尖晶石工藝的關鍵是（shì）如何獲得具有均勻結構的產品，同時適當地排除氣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（tí）高熔融（róng）材料的耐（nài）火度。符合理論組成的混合料熔體澆注到金屬（shǔ）膜（mó）內，結晶成（chéng）塊後形成尖晶石，尖晶石含量在80%95%以上，其餘（yú）為矽酸鹽和玻（bō）璃狀物質。結晶塊中還存在二次尖晶石。在（zài）高於更低共熔點溫度下結晶的無雜質尖晶石稱為一次尖（jiān）晶石;在低於更低共熔（róng）點溫度（dù）下結晶的尖晶石(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（yào）在（zài）熔塊下部結晶。有Cr2O3時則發現晶格明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔（róng）於尖晶石（shí）的晶格之內。通（tōng）過控製出爐（lú）熔體的冷卻速度可以製得（dé）結晶程度（dù）不同的電熔鎂鋁尖晶石(其中有的晶體結構缺陷較高)，用結構缺（quē）陷較高的尖晶石生產鎂鋁尖晶（jīng）石製品時可保證在燒成時（shí）具有（yǒu）所要（yào）求的燒結活性。電熔鎂鋁尖晶石的一個重要特征是在發育很大的結晶中（zhōng），觀察到呈（chéng）帶狀解理（lǐ），並沿該解理麵析出了活性的MgO。
以（yǐ）鎂鋁尖晶石為主體原料的尖晶石耐火材料，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（gāng）鐵、水泥、玻（bō）璃等工業部門，並不斷開發新的（de）領域。
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