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(suān)鹽為原料,將原料(liào)混合壓坯後在高(gāo)溫下(大於1400℃)反應製(zhì)備尖(jiān)晶石。中山鎂磚
電熔(róng)法(fǎ)是工業上另一種(zhǒng)常用的合成尖晶(jīng)石的(de)方法,此種方法也存(cún)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能在較低溫度下合成尖(jiān)晶石,但是其操作工(gōng)藝複雜、所需設備昂貴、成本(běn)太高而無法滿足大規模工業生(shēng)產的需要。
以中山鎂(měi)砂和鎂鋁尖晶石砂為原料生(shēng)產的鎂鋁尖晶石(shí)磚(zhuān),通常稱為(wéi)鎂鋁(方鎂石一(yī)尖晶石磚)。用於生產方鎂石尖晶石磚的(de)鎂砂原料,要求有盡量低的(de)雜質含量(尤其是CaO)。
國產燒結鎂(měi)砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普遍。采用尖晶石砂作顆粒料,以鎂砂作細粉和部分(fèn)顆粒料,按照鎂鋁磚的混煉、成形(xíng)、燒成工藝(yì)生產,可製造出(chū)高溫性能好,熱震穩(wěn)定(dìng)性高的產品。
鎂鋁尖晶石(shí)磚常用於水泥回轉窯、玻(bō)璃窯格子體、混鐵爐及耐火(huǒ)材料窯爐中溫度變化大的區段。
2.鎂鋁鉻尖晶石磚:
鎂鋁鉻尖晶石磚體係即為方鎂石/鎂鋁(lǚ)鉻尖晶石係統(tǒng):MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係統。
為便於比較鎂鋁鉻製品的生產,向MgO中引入(rù)Cr2O3多以鉻礦形式,製造過程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧化物相伴出現。
首先,從耐高溫、抗渣性(xìng)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(gòng)熔溫度(2350℃)外(wài),還(hái)在於Cr2O3在矽酸鹽(yán)液相中的較低溶解度。
眾所周知(zhī),較低(dī)的溶解度應有較強的析晶能力,能有效地降低晶(jīng)格間界麵能,使(shǐ)矽酸鹽液相(xiàng)趨於向昌(chāng)粒間隙中移動(dòng)呈孤(gū)立狀,易實現方鎂石晶粒(lì)間或通過(guò)鎂鉻尖晶石搭橋的直接結合,可有效提高高溫強度和抑製熔渣(zhā)滲透,提高抗渣性。
但Cr2O3揮發性比(bǐ)較(jiào)高,高溫下,特別(bié)在真空(kōng)條件下穩定性(xìng)較差。
其次,從抗熱震性這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越(yuè)性。因為高溫下MgO·Al2O3或Al2O3在MgO中的固溶一(yī)膠溶作用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或(huò)Fe2O3弱(ruò)得(dé)多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高(gāo)溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因(yīn)此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波動時較為穩定(dìng),具有良好的抗熱震性。
比較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一定的(de)情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係材料,方鎂石(shí)晶粒內(nèi)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(yǒu)較多的晶內沉析尖晶(jīng)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:
鎂鐵鋁尖晶石磚主要應用(yòng)於水泥窯燒成(chéng)帶,水泥窯燒成帶用傳統耐火材(cái)料多以鎂鉻質耐火材料為主,由於(yú)用後中山鎂鉻磚(zhuān)中可溶解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴重的環境汙染。
尋找水(shuǐ)泥窯的無鉻化替代產品得(dé)到了專家的公認,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(lǚ)尖晶石混合成型,在一定的工藝下(xià)高溫燒成。
現在(zài)已被(bèi)廣泛地應用(yòng)於水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁尖晶石的顯微結構特征比較複雜,以(yǐ)鎂砂顯微(wēi)結構和鐵鋁尖晶石顯微結構的組合為主,鎂砂和鐵鋁尖晶石界麵(miàn)之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相互擴散,緊密結合,實(shí)現材料的直接結合(hé)。鉻鎂磚與鎂鉻磚(zhuān)一樣,其主要礦物組成(chéng)都是尖晶石一方鎂石。它也是以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(huǒ)材料製品。其原(yuán)料配比無明確規定,一(yī)般把絡鐵礦加入(rù)量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱為鉻(gè)鎂磚。其生產工藝、性能特點和用途(tú)基本相近。