鎂鋁尖晶石砂（shā）是以氧化（huà）鎂和三氧化二鋁為（wéi）原料（liào），經高（gāo）溫煆燒合成的尖晶石質耐火材料。該（gāi）原料在自（zì）然界發現極少，工業用的鎂鋁尖晶石幾乎全是人工合成的（de）。合成鎂鋁尖晶石MgOAl2O3的理（lǐ）論化學組成為MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點為2135℃，具有耐高溫，熱穩定性好，抗渣性強，熱膨脹（zhàng）係（xì）數小（xiǎo）等優點，是一種優質耐火原料。

鎂鋁尖晶石為等軸晶係、立方體、八麵體所構成的八麵體晶形，無解理、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比，膨脹係數低，熱（rè）導率小，並隨溫（wēn）度上升而下降。另外，由於MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣氛變化時不發（fā）生變（biàn）化，所（suǒ）以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩（wěn）定。鎂鋁尖晶石砂的人工合成方法是（shì）用工業氧化鋁或高純（chún）度鋁礬土和輕燒氧化鎂為原料，按要求的配比加入，經細磨、混勻、成球、在（zài）回（huí）轉窯或豎（shù）窯中經1800℃以上高溫煆燒，或上（shàng）述原料按（àn）一定配比，在電弧爐中的2200℃左右的高溫熔融而合成電熔鎂鋁尖晶（jīng）石砂。

燒結法

燒結鎂鋁尖晶石砂比電（diàn）熔鎂（měi）鋁尖晶石砂經濟，而且在許（xǔ）多情況下，能夠代替電熔鎂鋁尖晶石砂，燒結鎂鋁尖晶石的工（gōng）藝有兩種：其一是根據燒結（jié）程（chéng）度，將選定Al2O3、MgO、水和結（jié）合劑磨細，並在筒磨機中混合後成型並幹燥，再於回轉窯內強化燒結。另一種（zhǒng）工藝是將Al2O3和MgO按所確定的比例共同（tóng）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（nèi）強化燒結（jié）。其強（qiáng）化燒結的溫度應在1900℃以上。

在燒結尖晶（jīng）石中，有活性MgO均勻分布在尖晶石顆粒之中（zhōng），但在顆中觀察到了很多的微（wēi）孔，在微（wēi）孔中析出了矽酸鹽，燒結尖晶石可采用氫氧（yǎng）化（huà）鋁、煉燒（shāo）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、氫氧化鎂和燒結氧化鎂作為氧化（huà）鎂原料（liào）。試驗結果表明，生產燒結尖晶石最適合的原（yuán）料是工業氧化鋁和燒結氧化鎂，其中（zhōng），原料細磨粒度是關鍵（jiàn）的工藝參數。將配料共同細磨、壓球，在1750℃以上的溫度煆燒可以獲得性能優良的鎂鋁尖晶石砂（shā）。控製合（hé）理的煆燒鎂鋁尖晶石砂的配料，可以使其主晶相為細小的鎂鋁（lǚ）尖晶石晶（jīng）體，並形成（chéng）巢狀網絡（luò）結構，其間有少量的方鎂石晶（jīng）體。

電熔法（fǎ）

在生產電熔鎂鋁尖晶石（shí）時，一般采用拜爾（ěr）(Bayer)法生產的Al2O3與（yǔ）高純MgO按尖晶石的理論組成混合，也可以使用其他來源的（de）氧化鋁和MgO作原料，混合料（liào）中MgO含量可（kě）以在35%50%之內選定。因為（wéi）混合料中MgO含量過高或偏低都（dōu）會使熔化不佳，由於黏度高而使（shǐ）熔體難於澆注，加入（rù）鉻礦對熔體和澆注均無（wú）副作用。通常混合（hé）料在可傾式電爐或者漩渦熔化（huà）爐中熔化熔融混合物固化-破碎成電熔（róng）鎂鋁尖晶石原料。采用漩渦熔化爐可以熔製各種配方（fāng）的電熔鎂鋁尖晶石，它是將選定（dìng）比例的混合料在該（gāi）爐內加熱到高於熔化溫度150250℃(熔池內（nèi）的（de）極限溫度為2300℃)，所以可以熔煉熔點不高於（yú）21002150℃的（de）熔體材料，電熔塊的不同位置，其結構是不同的，一般是上部和周（zhōu）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（kǒng）率更大，但含有過量MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦（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（guān）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（cǐ）外，加入Cr2O3的另一個優點是可以提高熔融材料的耐火度。符合理論（lùn）組成的（de）混合料熔體澆注到金屬膜內，結晶（jīng）成塊後形成（chéng）尖晶石，尖晶石含量在80%95%以上（shàng），其餘為矽酸鹽和玻（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（jié）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（wēn）度下結晶的尖晶石（shí）(有（yǒu）方（fāng）鎂石夾雜)固熔（róng）體稱為二次尖（jiān）晶石。通常，二次尖晶（jīng）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（fā）現晶格明顯畸（jī）變，說明Cr2O3按置換型熔於尖晶石的晶格（gé）之內。通過控製出爐熔體的冷卻速度可以製得（dé）結晶（jīng）程度不同的電熔鎂鋁尖晶石(其中有的（de）晶體（tǐ）結構（gòu）缺陷較高)，用結構缺陷較高的尖晶石生（shēng）產鎂鋁尖晶石製品時可保證在燒（shāo）成時具（jù）有所要求的燒結活性。電（diàn）熔鎂鋁尖晶（jīng）石的一（yī）個重要特征（zhēng）是在發育很大的結（jié）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（lǚ）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（jīng）石（shí）方鎂石磚、尖晶石磚（zhuān）等已應用在鋼鐵、水泥、玻璃等工業部門，並不斷開發新的領域。

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