鎂（měi）鋁尖晶（jīng）石（shí）砂是以氧化鎂和三氧化二鋁為原料，經高溫煆燒合（hé）成的尖晶石質耐火材料。該原（yuán）料在自然界發現極少（shǎo），工業用（yòng）的（de）鎂鋁尖晶石幾乎（hū）全是人工合成的。合成（chéng）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，熱穩定性好（hǎo），抗渣性強，熱膨脹（zhàng）係數小等優點（diǎn），是一種（zhǒng）優質耐（nài）火原料。
鎂鋁尖晶石為等軸晶（jīng）係、立（lì）方體、八麵（miàn）體所構成的八麵體晶形，無解理、熱震性（xìng）好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨（péng）脹係數低，熱導（dǎo）率小，並隨溫度上升（shēng）而下降。另（lìng）外，由於MgAlO4生成中的（de）MgO和Al2O3在氣氛變化時不發生（shēng）變化，所以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩定。鎂鋁尖（jiān）晶（jīng）石砂（shā）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（wéi）原料，按要（yào）求的配比（bǐ）加（jiā）入，經細磨、混勻、成（chéng）球、在（zài）回轉窯或豎窯中經1800℃以上高溫煆燒，或上述原料按一定配比，在電弧爐中的2200℃左右的高溫（wēn）熔融而合成電熔鎂鋁尖（jiān）晶石（shí）砂。
燒結法
燒結鎂鋁尖晶（jīng）石砂比電熔鎂鋁尖晶石砂經濟，而且在許（xǔ）多情況下，能夠代替電（diàn）熔鎂鋁尖晶石砂，燒結鎂鋁尖晶石的工藝有兩種：其一是根據燒（shāo）結程（chéng）度（dù），將選定（dìng）Al2O3、MgO、水和（hé）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結。另一種工藝（yì）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（hún）合料幹粉成球，再於回轉窯內強（qiáng）化燒結（jié）。其強化燒結的溫度應（yīng）在1900℃以上。
在燒結尖晶石中，有（yǒu）活性MgO均勻分布在（zài）尖晶石（shí）顆粒之中，但在顆中觀察到了很多的微（wēi）孔，在微孔中析出了矽酸鹽，燒結尖（jiān）晶石可采用（yòng）氫氧化（huà）鋁、煉燒氧化（huà）鋁、片狀氧化鋁和電熔氧（yǎng）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（biǎo）明，生產（chǎn）燒結尖晶石最適合的原料是工業氧化鋁和燒結氧（yǎng）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（yǐ）上的溫度煆燒（shāo）可以獲（huò）得性能優良的鎂鋁尖晶石砂。控製合理的煆燒鎂鋁尖晶石砂的（de）配料，可（kě）以使其主晶相為細小的鎂（měi）鋁尖晶石晶體，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（jié）尖晶石不同，它是在較低溫度下(12001300℃)合成（chéng）的。由於（yú）合成溫度較低，細粉狀（zhuàng）的混（hún）合料，沒有完（wán）全轉變為尖晶石。根據X射線衍（yǎn）射的結果，按理論的組成配料（liào）的活性尖晶石中（zhōng），分別（bié）含（hán）有少量(約10%15%)的α-Al2O3和（hé）痕量(約為5%10%)的MgO。生產活（huó）性尖（jiān）晶石的關鍵（jiàn）是輕燒溫度，當溫（wēn）度太高時，Al2O3和MgO會完全合成尖晶石，因而細粉的（de）表麵積和（hé）燒結性能都降低;當溫度太低（dī）時，尖晶石的合成不足，活性Al2O3和MgO太多。活性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大密度，將活性尖晶石經細粉碎—幹粉壓球—燒結的工藝生（shēng）產尖晶石時，在1700℃下燒結即能獲得高密度尖晶石砂，其體積密度能達（dá）到3.4g/cm3以上。
電熔法
在生產電熔鎂鋁尖晶石時，一般采用拜爾(Bayer)法生產（chǎn）的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理（lǐ）論組成混合，也可（kě）以（yǐ）使用（yòng）其他來源的氧化（huà）鋁和MgO作原（yuán）料（liào），混（hún）合料中MgO含量可以在（zài）35%50%之內（nèi）選（xuǎn）定。因為混合料中MgO含量過高（gāo）或（huò）偏低都（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（duì）熔體和澆注均無副（fù）作用。通常混合料在可傾（qīng）式電爐或者漩渦熔（róng）化爐中熔化熔（róng）融混（hún）合物固化-破碎（suì）成電熔鎂鋁尖晶（jīng）石原料。采用漩（xuán）渦熔化爐可以（yǐ）熔製各種配方（fāng）的（de）電熔鎂鋁尖晶石（shí），它是將選定比例的混合料在該爐內加熱到高於熔化溫度150250℃(熔池內的（de）極限（xiàn）溫度為2300℃)，所以可以熔煉熔點不高於21002150℃的熔（róng）體材料，電熔塊的不同位置，其結構（gòu）是不同的，一般是上部和周邊（biān）的蜂窩形氣孔數量多，其中（zhōng）符合理論組成的尖晶石熔塊的氣孔率更大，但含有過（guò）量MgO和加入Cr2O3(一（yī）般（bān）以鉻礦（kuàng）形式加入)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（jiā）入Cr2O3的另一個優點是可以提高熔融材料的耐（nài）火度（dù）。符合理論組成的混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶（jīng）成塊後形成尖晶石，尖晶石含量在80%95%以上，其餘（yú）為（wéi）矽酸鹽（yán）和（hé）玻璃狀物質。結晶塊中還存在二次尖晶石。在高於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（dī）共熔點溫度下結晶的尖晶石(有（yǒu）方鎂石夾雜)固熔體稱為二次尖晶石。通常，二次尖晶（jīng）石在熔塊的上部結晶（jīng），而（ér）一次尖晶石則（zé）主要在熔塊下部結晶（jīng）。有Cr2O3時則發現晶（jīng）格明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔於尖晶石的晶格之內。通過控製出爐熔體的冷卻速度可以製得結晶程度不同的電熔鎂鋁（lǚ）尖晶石(其中有的晶（jīng）體結構缺陷較高)，用結構缺（quē）陷較高（gāo）的尖（jiān）晶石生產鎂鋁（lǚ）尖晶石製品時可保證在燒成時具有所要求的燒結活性。電熔鎂鋁尖晶石的一（yī）個重要特征是（shì）在發育很大的結晶中，觀察到呈帶狀解（jiě）理，並沿該解（jiě）理麵（miàn）析出了活性的MgO。
以鎂鋁尖晶石為主體（tǐ）原料的尖晶石耐火（huǒ）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鐵、水泥、玻璃等工業部門，並（bìng）不斷開發新的領域。
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