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發表時間:2021-09-29 訪問量:59487

鎂鋁尖晶石砂是以(yǐ)氧化鎂和(hé)三氧化二鋁為原料,經高溫煆燒合成的尖晶石質耐火材料。該原料在自然界發現極少,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(rè)穩定性(xìng)好,抗渣性強,熱膨脹(zhàng)係數小等優點,是一種優(yōu)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(xíng),無解理、熱震性好。MgAlO4同MgO和Al2O3相比,膨脹係數(shù)低,熱導率小,並隨溫度上升而下(xià)降。另外,由於MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣氛變化時不發生變化(huà),所以它與FeCr2O4相比,在氧化還(hái)原氣氛中十(shí)分穩(wěn)定。鎂鋁尖晶石砂的人工合成方法是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(xì)磨(mó)、混勻、成球、在回轉窯(yáo)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(lú)中的2200℃左右的高溫熔融而(ér)合成電熔鎂鋁尖晶石砂。

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燒結法

燒(shāo)結鎂(měi)鋁尖晶石砂比電(diàn)熔鎂鋁尖(jiān)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(shāo)結鎂鋁尖晶石的工藝有兩種(zhǒng):其一是根據燒結程(chéng)度(dù),將選定(dìng)Al2O3、MgO、水和結合劑磨細(xì),並在筒磨機中混合後(hòu)成型(xíng)並幹(gàn)燥,再於回轉(zhuǎn)窯內強化燒結。另一種(zhǒng)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),混合料幹粉成球,再於回轉窯(yáo)內強化燒結。其強化燒結的溫度應在(zài)1900℃以上。

在燒結尖晶石中,有活性MgO均勻分布(bù)在尖(jiān)晶石顆粒之中,但在顆中觀察到了很多(duō)的(de)微(wēi)孔,在(zài)微孔中析出了矽酸鹽,燒結尖(jiān)晶石(shí)可采用氫氧(yǎng)化鋁、煉燒氧化鋁、片狀氧化(huà)鋁和電熔(róng)氧化鋁作為氧化鋁原料,而采用碳酸鎂、氫氧化鎂和(hé)燒結氧化鎂(měi)作(zuò)為氧化鎂原料。試驗結果(guǒ)表明(míng),生產燒結尖晶石最適合的原料是工業氧化鋁和(hé)燒結(jié)氧化鎂,其中(zhōng),原料細磨粒度是關鍵的(de)工藝參(cān)數。將配料(liào)共同(tóng)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(shí)砂。控製合理的煆(duàn)燒鎂鋁尖晶(jīng)石砂的(de)配(pèi)料,可以使其主晶相為細小的鎂鋁尖晶石晶體,並形成巢狀網絡(luò)結構,其(qí)間有少量的方鎂石晶體。

活性尖晶石與燒(shāo)結尖晶石不同,它是在較低溫度(dù)下(xià)(12001300℃)合(hé)成的。由於合成溫度較低,細粉狀的(de)混合料,沒有完全轉變為尖晶石。根據(jù)X射(shè)線衍射的結果,按理(lǐ)論的組成配料的活性(xìng)尖晶石中,分別含有少量(約10%15%)的α-Al2O3和痕量(約為5%10%)的MgO。生產活性尖晶(jīng)石的關(guān)鍵是輕燒(shāo)溫度,當溫度太高時(shí),Al2O3和MgO會完(wán)全(quán)合成尖晶石,因而(ér)細粉的表(biǎo)麵積和(hé)燒結性能都降低;當溫度太低時,尖晶石的合成不足,活性Al2O3和MgO太多。活性尖(jiān)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(xī)望的更(gèng)大密度,將活性尖晶(jīng)石經細粉碎—幹粉壓球—燒結的工藝生產尖(jiān)晶石時,在1700℃下燒結即能獲得高密度尖晶石(shí)砂,其體積密度能達到(dào)3.4g/cm3以上。


電熔法

在生產電熔(róng)鎂鋁(lǚ)尖晶石時,一般采用拜爾(Bayer)法生產的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理論(lùn)組成混合,也可以(yǐ)使用其他來源的氧化鋁和MgO作原(yuán)料,混合(hé)料中MgO含量可以在35%50%之內選定。因為混合料中MgO含量過高或偏低都會使熔化不佳,由於黏度高而使(shǐ)熔體難於澆注,加(jiā)入鉻(gè)礦對熔(róng)體和澆注均無(wú)副作用。通常混合料在可傾(qīng)式電爐或者漩渦熔化爐中熔化熔融混合物固化-破碎成電熔鎂鋁(lǚ)尖晶石原料。采用漩渦熔化爐可以熔製各種配方的電熔鎂鋁尖晶石,它是將選定比例(lì)的混合料在該爐內加熱到高於熔化溫(wēn)度150250℃(熔池內(nèi)的極限溫度為2300℃),所以可以熔煉熔點不高於21002150℃的熔體材料,電熔塊的不同位置,其結構是不同的,一(yī)般是上部和(hé)周(zhōu)邊的蜂窩形(xíng)氣孔數量多,其中符(fú)合理論組成的尖晶石熔塊的氣(qì)孔率更大,但含有過量MgO和加入Cr2O3(一般以鉻礦(kuàng)形式(shì)加入)的熔塊(kuài)的氣孔(kǒng)率較低。因此,生產電熔尖晶石工藝(yì)的關(guān)鍵(jiàn)是如(rú)何獲(huò)得具有均勻結構(gòu)的產品,同時適當地排(pái)除氣孔以減少產品的氣孔率偏析。

此外,加入Cr2O3的另一個(gè)優點是可以提高(gāo)熔融材料的耐火(huǒ)度。符合理論組成的混合料熔體澆注到金屬膜內,結晶成(chéng)塊後形成尖晶(jīng)石,尖晶(jīng)石含量在80%95%以上,其餘為矽酸鹽和(hé)玻璃狀物質。結晶塊中還存在二次尖(jiān)晶石。在高於(yú)更低(dī)共(gòng)熔點溫度下結晶的無雜質尖晶石稱為一次(cì)尖晶石;在低於更低共熔點溫度下(xià)結晶的尖晶石(有方鎂石夾雜)固熔體稱為二次尖晶(jīng)石。通常(cháng),二(èr)次尖晶石在熔塊的上部結(jié)晶,而一次尖晶(jīng)石則主要在熔(róng)塊下(xià)部結(jié)晶(jīng)。有Cr2O3時(shí)則發現晶格明顯畸變,說(shuō)明Cr2O3按置換型熔於(yú)尖晶(jīng)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(chéng)度不同的電熔鎂鋁尖晶石(其中有的晶體結(jié)構(gòu)缺陷較高),用(yòng)結構缺陷較高的尖晶石生產鎂鋁尖(jiān)晶石製(zhì)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(shí)的一個重要特征(zhēng)是在發育很大的結晶中,觀察到呈(chéng)帶狀解理,並沿該解理麵析(xī)出了活性(xìng)的MgO。

以鎂鋁尖晶石為主體原料的尖晶石耐火材料,如:方鎂石(shí)尖(jiān)晶石(shí)磚、尖晶石方鎂石磚、尖晶石磚等已(yǐ)應用在鋼鐵、水泥、玻璃等工(gōng)業部門,並不斷開發新的領域

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