目前,製備鎂(měi)鋁(lǚ)尖晶石的常用方法是固(gù)相(xiàng)反應合成法(fǎ),即以氧化物、氯氧化(huà)物或碳酸鹽為原料,將原料混合壓坯後在高溫下(大於(yú)1400℃)反應製備尖晶石。鄂爾多斯鎂磚
電熔(róng)法是工業上另一種常用的合成尖(jiān)晶石的方法,此種(zhǒng)方法也存在能耗(hào)大等缺點。
而如溶膠一凝膠法、水(shuǐ)熱法(fǎ)等濕化學法雖然能在較低溫度下合成尖晶(jīng)石,但是其操作工藝複雜、所需設(shè)備昂貴(guì)、成(chéng)本太(tài)高而無法滿足大規模工業生產的需要。
以(yǐ)鄂爾多斯鎂砂和(hé)鎂(měi)鋁尖晶石砂為原料生產的鎂鋁尖晶石磚,通常稱為鎂鋁(lǚ)(方鎂石一尖晶石磚)。用於生(shēng)產方鎂石尖晶石磚的鎂(měi)砂原料,要求有盡量(liàng)低的雜質含量(尤其(qí)是CaO)。
國產燒結鎂砂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(fěn)和部分顆(kē)粒料(liào),按照鎂鋁磚(zhuān)的混煉、成形、燒成工藝生產,可製造出高溫性能好,熱震穩定性(xìng)高的產品。
鎂鋁尖晶石磚(zhuān)常用於水泥回轉窯、玻(bō)璃窯格子(zǐ)體、混鐵爐及耐火材料窯爐中溫度變化大(dà)的區段(duàn)。
2.鎂鋁鉻尖(jiān)晶石磚:
鎂鋁鉻尖晶石磚體係即為方鎂石/鎂鋁鉻尖晶石係統:MgO-R2O3(Cr2O3、Al2O3)係統。
為便於(yú)比較鎂鋁鉻(gè)製品的生產,向MgO中引(yǐn)入Cr2O3多以(yǐ)鉻礦形式,製造過程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍半氧(yǎng)化物相伴出現。
首先,從耐高溫(wēn)、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有優越性,這除了(le)它有較高的(de)共(gòng)熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽酸鹽液相中的較低溶解度(dù)。
眾所周知,較低的溶解度應有較強的析晶能力,能有效地降低(dī)晶格間界麵能,使矽酸鹽液相趨於向昌粒間隙中移動呈孤(gū)立狀,易實現方鎂石晶(jīng)粒間或通過鎂鉻(gè)尖晶石(shí)搭橋的直(zhí)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揮發性比較高,高溫下,特(tè)別在真空條件下穩定性較差(chà)。
其次,從抗熱震性(xìng)這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更(gèng)具優越性。因為高溫(wēn)下MgO·Al2O3或Al2O3在MgO中的固溶一膠溶作用較MgO·Cr2O3或Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或Fe2O3弱得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材(cái)料在溫度波(bō)動時(shí)較為穩(wěn)定,具有良好的抗熱震性。
比(bǐ)較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一定(dìng)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(xī)尖晶石較少,而晶間尖(jiān)晶石(shí)較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材(cái)料則有較多的晶內沉析尖晶石和較少的晶間尖晶石。
顯然,改(gǎi)變R2O3中各成分比例(lì),則可調整尖晶石相的分布,改變顯微結構。
3.鎂(měi)鐵鋁尖晶石(shí)磚:
鎂鐵鋁尖晶石磚主要應用於水(shuǐ)泥窯燒成帶,水泥窯燒成帶用傳統耐火材料多以鎂鉻質耐火材料為主,由於用後鄂爾多斯鎂鉻磚中可溶解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴重的環境汙染(rǎn)。
尋找水泥窯的(de)無鉻(gè)化替代產品得(dé)到了(le)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(hé)成的鐵(tiě)鋁尖晶石混合成型,在一定(dìng)的工藝下高溫燒成。
現在已(yǐ)被廣泛地應用於水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁尖晶石的(de)顯微結構特征比(bǐ)較複雜,以鎂砂顯微結構和鐵鋁尖晶石顯微結構(gòu)的組合為主,鎂砂和鐵(tiě)鋁尖晶石界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子(zǐ)間的相互擴散,緊密結合,實現材料的直接結合。鉻鎂磚(zhuān)與鎂(měi)鉻磚(zhuān)一樣,其主要礦物組成都是(shì)尖晶石一方鎂石。它也是以燒結鎂砂和鉻鐵礦(kuàng)為(wéi)主要原料(liào),按適當比例製成的複合堿性耐火材料製品。其(qí)原料配比無明確規定,一般把絡鐵(tiě)礦加入量小於50%的稱為鎂鉻(gè)磚,50%或大於50%的稱(chēng)為鉻鎂磚。其生產工藝、性能特點和用途基本相近。
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