目前,製備鎂鋁(lǚ)尖晶石的常用方法是固相反應合成法,即以氧化物、氯氧化物或碳酸鹽為原料,將原料混合壓坯後(hòu)在高溫下(大於1400℃)反應製備尖晶石。泰安(ān)鎂磚(zhuān)
電熔法是工業上另一種常用的合成尖晶石的方法,此種方法也存在能耗大等缺點。
而如溶膠一凝膠法、水熱法等濕化學法雖然(rán)能(néng)在較低(dī)溫(wēn)度下合成尖晶石,但是(shì)其操作工藝複雜、所需設備昂貴、成本太高而無法滿足大規模工(gōng)業生產的(de)需要。
以(yǐ)泰(tài)安鎂(měi)砂和鎂鋁尖晶石砂為原(yuán)料生(shēng)產(chǎn)的鎂鋁尖晶石磚,通常稱為(wéi)鎂鋁(方鎂石一尖晶石磚)。用於生產方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(shā)MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普(pǔ)遍。采(cǎi)用尖晶石砂作顆(kē)粒料,以鎂砂作細粉和部分顆粒料(liào),按照鎂鋁磚的混煉、成形、燒(shāo)成工藝生產,可製造出高溫性能好,熱震穩定性高的產品。
鎂鋁尖晶石(shí)磚常(cháng)用於(yú)水泥回轉窯、玻璃窯格子體、混鐵爐及耐火材料(liào)窯爐中溫度變化大的區段。
2.鎂鋁鉻尖晶石磚:
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(tǒng)。
為便於(yú)比較鎂鋁鉻製品的生產,向MgO中引入Cr2O3多以鉻礦形式,製(zhì)造過程常常是(shì)Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物相伴出現。
首先,從耐高溫(wēn)、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有優越性,這除了它有較高的共熔溫度(2350℃)外(wài),還在於Cr2O3在矽酸鹽液相中的較低溶解度(dù)。
眾所周知,較低的溶解度應有較強的析晶能力(lì),能(néng)有效地降低晶格間界麵(miàn)能,使(shǐ)矽酸鹽液相趨於向昌粒間隙(xì)中移動(dòng)呈孤立狀,易實現方鎂石晶粒間或通過鎂鉻尖晶石(shí)搭橋的直接結合,可有效提高高溫(wēn)強度和抑製熔渣滲透,提高(gāo)抗渣性。
但Cr2O3揮發性比較(jiào)高(gāo),高溫下,特別在真空條件(jiàn)下穩定性較差。
其(qí)次(cì),從抗(kàng)熱震(zhèn)性這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越性。因為高溫下MgO·Al2O3或(huò)Al2O3在(zài)MgO中的固溶一(yī)膠溶作用較(jiào)MgO·Cr2O3或(huò)Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或Fe2O3弱得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也比(bǐ)MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波動時較為(wéi)穩定,具有良好的抗熱震性。
比較(jiào)MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例(lì)一定的情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係材料,方鎂石晶粒內的沉析尖晶石較少,而晶間尖晶石較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材料則有較多的晶內沉析(xī)尖晶石和較少的晶間尖晶石。
顯然,改變R2O3中各成分比例,則可調整尖(jiān)晶石(shí)相(xiàng)的分布,改變顯微結(jié)構。
3.鎂鐵鋁尖晶石磚:
鎂鐵鋁尖晶石磚主要應用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒成帶用傳統耐火材料多以鎂鉻質耐火材料為主,由(yóu)於用後泰安鎂鉻磚中可(kě)溶解於水中(zhōng)的劇毒六價鉻會造成嚴重的環境汙(wū)染。
尋找水泥窯的無鉻化替代產品得到了專家的公認,氧化(huà)鎂(měi)-鐵鋁尖晶(jīng)石磚是由RHI公司於20世紀90年代提出(chū)的,它是將鎂砂和預合成的鐵鋁尖晶石混合成型,在一定的工藝下高溫燒成。
現在已被(bèi)廣(guǎng)泛地應用於(yú)水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻(gè)磚。
鎂鋁尖晶石的顯微結構特征比較複(fù)雜,以(yǐ)鎂砂顯微結構和鐵(tiě)鋁尖晶石顯微結構的組合為主,鎂砂和鐵鋁尖晶石界麵之間通(tōng)過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相互擴散,緊(jǐn)密結合,實現材料的直接結合。鉻鎂磚與鎂鉻磚一樣,其主要礦(kuàng)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,按適當比例製成的複合堿性耐火材料製品。其原料配(pèi)比無明確規定(dìng),一般(bān)把(bǎ)絡鐵礦加入量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大(dà)於50%的稱為鉻鎂磚。其生(shēng)產工藝、性(xìng)能特(tè)點和用途(tú)基本相近。