目前,製備鎂(měi)鋁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(tàn)酸鹽為原料,將原料混合壓坯後在高溫(wēn)下(大於1400℃)反應製備(bèi)尖晶石。宜昌鎂磚
電熔法是工業上(shàng)另(lìng)一種常用的合成尖晶(jīng)石的方法,此種(zhǒng)方法(fǎ)也存在能耗大(dà)等缺點。
而(ér)如(rú)溶(róng)膠一凝膠法、水熱法(fǎ)等濕化學法雖然能在較(jiào)低溫度下(xià)合成尖晶石,但(dàn)是其操作工藝複(fù)雜、所需設備昂貴、成本太高而無法滿足大規模工業生產的需(xū)要。
以(yǐ)宜(yí)昌鎂砂(shā)和鎂鋁尖晶石砂(shā)為原(yuán)料(liào)生產的鎂鋁尖晶石磚,通常稱(chēng)為鎂鋁(方鎂石一(yī)尖晶石磚)。用於生產方鎂(měi)石尖晶石磚的鎂砂原料,要求有盡量低的雜(zá)質(zhì)含量(尤其是CaO)。
國產(chǎn)燒結鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普遍。采用尖(jiān)晶石砂作顆粒料,以鎂砂作(zuò)細粉(fěn)和部分顆粒料(liào),按照鎂鋁磚的混煉、成形、燒成工藝生產,可製造出高溫性(xìng)能好,熱震穩定性高的(de)產(chǎn)品。
鎂鋁尖晶石磚常用於水泥回轉窯、玻璃窯(yáo)格(gé)子(zǐ)體、混鐵爐及耐火材料窯爐(lú)中溫度變化大的(de)區段。
2.鎂鋁鉻尖晶石磚:
鎂鋁鉻尖晶(jīng)石(shí)磚體係即為方鎂石/鎂鋁鉻尖晶石係統:MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係統。
為便於比較鎂鋁鉻製品的生產,向MgO中引入Cr2O3多以鉻礦形式(shì),製造過程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物相伴出現。
首(shǒu)先,從耐高溫、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,還在於(yú)Cr2O3在矽酸鹽液相中的較低溶解度。
眾所周知,較低的溶解度應(yīng)有較強的析晶能(néng)力,能有效地(dì)降(jiàng)低晶格間界麵(miàn)能,使矽酸鹽液相趨於向昌粒間隙中移動(dòng)呈孤立狀,易實現(xiàn)方鎂石晶粒間或通過鎂鉻尖晶(jīng)石搭橋的直接結合,可有效提高高溫強度和(hé)抑製熔渣滲透,提高抗渣性。
但Cr2O3揮發性(xìng)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(xì)更具優(yōu)越性。因為高溫下MgO·Al2O3或Al2O3在MgO中的固(gù)溶一膠溶作用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或Fe2O3弱得(dé)多,而MgO·Al2O3在1600℃以(yǐ)上高溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在(zài)溫度波動時較為穩定,具(jù)有良好的抗熱(rè)震性(xìng)。
比(bǐ)較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一定的情況下,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(jīng)間尖晶石較多,而(ér)MgO-MgO·Cr2O3係材料則有較多的晶內沉析尖晶(jīng)石和(hé)較少的晶間尖晶石。
顯然,改變R2O3中各成(chéng)分比例,則可調整尖晶石相的分布,改變顯微結構。
3.鎂鐵鋁尖晶石磚:
鎂鐵鋁尖晶石磚主(zhǔ)要應用於水泥窯(yáo)燒成帶,水泥窯(yáo)燒(shāo)成帶用(yòng)傳統耐火(huǒ)材料多以鎂鉻質耐火材料(liào)為主,由於用後宜昌(chāng)鎂(měi)鉻磚中可溶(róng)解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴重的環境汙染。
尋找水泥窯的無鉻化(huà)替代產品得(dé)到了專家的(de)公認(rèn),氧化鎂-鐵鋁尖晶石磚是由RHI公司於20世紀90年代提出的,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)廣泛地應用於水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁(lǚ)尖晶(jīng)石的顯微結構特征比較複雜,以鎂(měi)砂顯微結構和鐵鋁尖(jiān)晶(jīng)石(shí)顯微結構(gòu)的組合為(wéi)主,鎂砂和鐵鋁尖晶石界(jiè)麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相互(hù)擴散,緊(jǐn)密結合,實現材料的直接結合。鉻鎂磚與鎂鉻(gè)磚一樣,其主要礦物組成(chéng)都是尖晶石一方鎂(měi)石。它也是以燒結鎂砂和鉻鐵礦為主要原料,按適當(dāng)比(bǐ)例製(zhì)成的複(fù)合堿性耐火材料製品。其原料配比無明確規定(dìng),一般把絡鐵礦加(jiā)入(rù)量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱(chēng)為鉻鎂磚。其生產工藝、性(xìng)能特點和用途基本(běn)相近。