鎂（měi）鋁（lǚ）尖晶石砂是以氧化鎂和三氧化（huà）二鋁為（wéi）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（yè）用的鎂鋁尖晶石幾乎全是人工（gōng）合成的。合成鎂鋁尖晶（jīng）石MgOAl2O3的理論化學組成為（wéi）MgO28.3%，Al2O371.7%，熔點（diǎn）為2135℃，具有耐高溫，熱穩定性好，抗渣性強，熱膨脹係數小等優點，是（shì）一種優質耐火（huǒ）原料。
鎂鋁尖晶石為等軸晶係、立方體、八麵體（tǐ）所（suǒ）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（xì）數低，熱導率小（xiǎo），並（bìng）隨溫度上升而下降。另外（wài），由於MgAlO4生成中的MgO和Al2O3在氣氛變化時不發（fā）生變化，所以它與FeCr2O4相比，在氧化還原氣氛中十分穩定。鎂鋁尖晶石砂的人工合成方法是用工（gōng）業氧化鋁或高純度鋁礬土和輕燒氧化鎂為原料，按要求的配比加入，經細磨、混（hún）勻、成球、在回轉窯或豎窯中（zhōng）經1800℃以上高溫煆燒（shāo），或上（shàng）述（shù）原料按一定配比，在（zài）電弧（hú）爐中（zhōng）的（de）2200℃左右的高溫（wēn）熔融而合成電（diàn）熔鎂鋁尖晶石砂。
燒結法
燒（shāo）結鎂鋁尖晶石砂比（bǐ）電熔鎂鋁尖晶石砂經濟，而且在許多情況下，能夠代替電熔鎂鋁（lǚ）尖晶石砂（shā），燒結鎂鋁尖（jiān）晶（jīng）石的工藝有兩種：其一是根據燒結程度（dù），將選（xuǎn）定（dìng）Al2O3、MgO、水和結（jié）合劑（jì）磨細，並在筒磨機中混合後成型並幹（gàn）燥，再於回轉窯內強化燒結。另一（yī）種（zhǒng）工藝是將Al2O3和MgO按所確定的比例共（gòng）同（tóng）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（jié）。其強化燒結的溫度應（yīng）在1900℃以上。
在燒結尖晶石中，有活性MgO均勻分（fèn）布（bù）在尖晶石顆粒之中，但在顆中觀察到了很多的微孔，在微孔中析出了矽酸鹽，燒結尖晶（jīng）石可采（cǎi）用氫氧化鋁、煉燒氧化鋁、片狀氧（yǎng）化鋁和電熔氧化鋁（lǚ）作為氧化鋁原料，而采（cǎi）用（yòng）碳酸鎂、氫氧化（huà）鎂和燒結（jié）氧（yǎng）化鎂作為（wéi）氧化鎂原料。試（shì）驗結果表明，生產燒結（jié）尖晶（jīng）石最適合的原料是工業氧化鋁和燒結（jié）氧化鎂，其中，原料細磨粒度是關鍵的工藝參數。將配（pèi）料共同細磨、壓球，在1750℃以上的溫度（dù）煆燒可以獲得性能優良的鎂鋁尖晶石砂（shā）。控製合理的（de）煆燒（shāo）鎂鋁尖（jiān）晶石砂的配料，可以使其（qí）主晶相為細小的（de）鎂鋁尖晶石晶體，並形成巢狀網絡結構，其間有少量的方鎂石晶（jīng）體。
活性尖（jiān）晶石與（yǔ）燒結尖晶石不同，它是（shì）在較低溫度下(12001300℃)合成的。由（yóu）於合成溫度較低，細粉（fěn）狀的混合料，沒有完（wán）全轉變（biàn）為尖晶石。根據X射線（xiàn）衍（yǎn）射的結果，按（àn）理論的（de）組成配料的活（huó）性尖晶（jīng）石中，分別含有少量(約10%15%)的α-Al2O3和痕量(約（yuē）為5%10%)的MgO。生產活（huó）性尖晶石的關鍵是輕燒溫度，當（dāng）溫度太高時，Al2O3和MgO會完全合成尖晶石，因而細粉的表麵積和燒結性能都降低;當溫度（dù）太低時，尖晶石的合成不足，活性Al2O3和MgO太多。活性尖晶石（shí）作為生產耐火材料中（zhōng）的細粉即活性細粉，可使材料具有所希望的更大密度，將活性尖晶石經細粉碎—幹（gàn）粉壓（yā）球—燒結的工藝生產尖晶石時，在1700℃下燒結即能獲得（dé）高密度尖晶（jīng）石（shí）砂，其體積密度能達到3.4g/cm3以上。
電熔法
在生產電熔鎂（měi）鋁尖晶石（shí）時，一（yī）般采（cǎi）用拜爾(Bayer)法生產的Al2O3與高純MgO按尖晶石的理論組成混合，也可（kě）以使用其（qí）他來源的氧化鋁和MgO作原料，混合料中MgO含量可以在35%50%之（zhī）內選定（dìng）。因為混合料（liào）中MgO含量過高或偏低都會使熔化（huà）不佳，由於黏度高而使熔體難於澆注，加入鉻礦對熔體和澆注均無副作用。通常混合料在可傾式（shì）電爐或者漩渦熔化爐中熔化熔融混合物固化-破碎成（chéng）電熔鎂鋁尖晶石原料。采用漩渦熔化爐可以熔製各種配方的電熔鎂鋁尖晶（jīng）石，它是將選（xuǎn）定比例的混合料在該爐內加熱到高（gāo）於熔化溫度150250℃(熔（róng）池內的極限溫度為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，一般是上部和周（zhōu）邊的（de）蜂窩形氣孔數（shù）量多，其中符合理（lǐ）論組成的尖晶石熔塊的氣孔率更大（dà），但含有過量MgO和加入Cr2O3(一（yī）般以鉻礦形式加入)的熔塊的氣孔率較低。因（yīn）此，生產電熔尖晶（jīng）石工藝的關鍵是如何獲得具有均（jun1）勻結構的產（chǎn）品，同時適當地排除氣（qì）孔以（yǐ）減少產品的（de）氣孔率偏析。
此（cǐ）外，加入Cr2O3的（de）另一個優點是可以提高熔融材料的耐火度。符合理論組成的混（hún）合料熔體澆注到金屬（shǔ）膜內，結（jié）晶成塊後形成尖（jiān）晶石，尖晶石含量在80%95%以上，其餘（yú）為（wéi）矽酸鹽和玻璃狀物質。結晶塊中還存（cún）在二次尖晶石（shí）。在（zài）高於更低共熔點溫度下結晶的無雜質尖晶石稱（chēng）為一次尖晶（jīng）石（shí）;在低（dī）於更低共（gòng）熔點溫度下結晶的尖晶石（shí）(有方鎂石夾雜)固熔體稱為二次（cì）尖晶石。通常，二次尖晶石在熔塊的上部結晶，而一次尖晶（jīng）石則主要（yào）在熔（róng）塊下部結晶。有Cr2O3時則發現晶格明顯畸變，說明Cr2O3按置換型熔於尖晶石的晶格之（zhī）內。通過控製出爐熔體的冷卻速（sù）度可（kě）以製得結晶程度不同的電熔鎂鋁尖晶石(其中有的晶體結構缺陷較高（gāo）)，用結構缺陷較高的尖晶石生產鎂鋁尖晶石製（zhì）品時可保證在燒（shāo）成時具有所（suǒ）要求的燒結活性（xìng）。電熔鎂鋁尖晶石的一個重要特征是（shì）在發育很大的結晶中，觀察到（dào）呈帶狀解理（lǐ），並沿該解理麵析出了活性的MgO。
以鎂（měi）鋁尖晶（jīng）石為主體原料的（de）尖晶石耐火材料，如：方鎂石尖晶石磚、尖晶石方鎂（měi）石磚、尖晶石磚等已應用（yòng）在鋼鐵（tiě）、水（shuǐ）泥、玻璃等工業部門，並不斷開發新的領域。
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