目前,製備鎂鋁尖晶石的常(cháng)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下(大於1400℃)反應(yīng)製備尖晶石(shí)。邯鄲鎂磚
電熔法是(shì)工業上另一種常用的合成尖晶(jīng)石的方法(fǎ),此種方法也存在能耗大等缺點(diǎn)。
而如溶膠一凝膠法、水熱法等濕化學法雖然能在較(jiào)低溫度下合成尖晶石,但是其操作工藝複雜、所需設備昂貴、成本太高而(ér)無(wú)法滿足大規模工業生產的需要(yào)。
以邯鄲鎂砂和鎂(měi)鋁(lǚ)尖晶石(shí)砂為原料生產的鎂鋁尖晶(jīng)石磚,通常稱為鎂鋁(方鎂石一尖晶石磚)。用於生產方鎂石尖晶石磚的鎂砂原料(liào),要求有(yǒu)盡量(liàng)低的雜(zá)質含量(尤其是CaO)。
國產燒(shāo)結鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的(de)使用較普遍(biàn)。采用尖晶石砂作顆粒料,以鎂砂作細粉(fěn)和部分顆粒(lì)料,按照鎂鋁磚的混煉、成形(xíng)、燒成工藝生產,可製(zhì)造(zào)出高溫性能好,熱(rè)震穩定性(xìng)高的產品。
鎂鋁尖(jiān)晶石磚常用於(yú)水泥回轉窯、玻璃窯格子體、混鐵爐及耐火材料窯爐中溫(wēn)度變化(huà)大的區段。
2.鎂鋁鉻(gè)尖晶石磚:
鎂鋁鉻(gè)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。
為便於比較鎂鋁鉻製品的生產,向MgO中引入Cr2O3多以鉻礦形式,製造過程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍(bèi)半氧化物相伴出現。
首先,從耐高(gāo)溫、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有(yǒu)優越性,這除了(le)它有較(jiào)高的共熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽(guī)酸鹽液(yè)相中的較(jiào)低溶解度。
眾所周知,較低的溶解度(dù)應有較強的析晶能力,能有效地降低晶格間界麵能,使矽酸鹽液相(xiàng)趨於向昌粒間隙中移動呈孤立狀,易(yì)實現方鎂石晶粒間或通過鎂(měi)鉻尖(jiān)晶石搭橋的直接結合,可有效提高高溫強度和抑製熔渣滲透(tòu),提高抗渣性。
但(dàn)Cr2O3揮發(fā)性比較高,高溫下,特別在真空條件下穩定性(xìng)較差。
其次,從抗熱震性(xìng)這個(gè)角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越性。因為高溫下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(duō),而(ér)MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣壓也(yě)比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波(bō)動時較為穩定,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(yī)定的情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係材料,方鎂石(shí)晶粒(lì)內的沉析尖晶石較少,而晶間尖晶石較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材料則有較多的晶內沉析尖晶石和較(jiào)少的晶間尖晶石。
顯然,改變R2O3中各成分比例,則可調整尖晶(jīng)石相的分布,改變顯微(wēi)結構。
3.鎂鐵鋁尖晶石磚:
鎂(měi)鐵鋁尖晶(jīng)石磚主要應(yīng)用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒成(chéng)帶用(yòng)傳統耐火材料多以鎂鉻質耐火(huǒ)材料為主,由於用後邯鄲鎂鉻磚(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(zhǎo)水泥窯(yáo)的無鉻化(huà)替代(dài)產品得到了專家的公認,氧化鎂-鐵鋁尖(jiān)晶石(shí)磚是由RHI公司於20世紀90年代提出(chū)的,它是將鎂砂和預合成的鐵鋁尖晶石(shí)混合成型,在一定的工藝下高溫(wēn)燒成。
現在已被廣泛(fàn)地應用於水(shuǐ)泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚(zhuān)。
鎂鋁尖晶石的顯微結構特征比較複雜,以鎂砂顯微結構和鐵(tiě)鋁尖晶石顯微結構的組合(hé)為主,鎂砂和鐵鋁(lǚ)尖晶石界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相(xiàng)互擴散(sàn),緊密結合,實現材料的直(zhí)接結合。鉻鎂磚與鎂鉻磚一樣,其主要礦物組成都是尖晶石一方鎂(měi)石。它也是以燒結鎂砂和鉻鐵礦為(wéi)主要原料(liào),按適當比例製成的複合堿性耐(nài)火材料製品。其原料配比無明確規定,一(yī)般把絡鐵礦加入量小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大(dà)於50%的稱為鉻鎂磚。其生產工藝(yì)、性能特點和用途基本相近。