目前(qián),製(zhì)備鎂鋁尖晶石的常用方法是固相反(fǎn)應合成法,即以氧(yǎng)化物、氯(lǜ)氧化物或碳酸鹽為原料,將原料混合(hé)壓坯後在高溫下(大(dà)於1400℃)反(fǎn)應製備(bèi)尖晶石。內(nèi)蒙古鎂磚
電熔法是工(gōng)業上另一種常用的合成尖(jiān)晶石的方法,此種方法也存在能耗大(dà)等缺點。
而如溶膠一凝膠法、水熱法等濕(shī)化學法雖然(rán)能(néng)在較低溫度下合成尖晶(jīng)石,但是其操作工(gōng)藝複雜、所需設(shè)備(bèi)昂貴、成本太高(gāo)而無法滿足大規模工業生產的需要。
以內蒙古鎂砂和鎂鋁尖晶石砂為原料生產的(de)鎂鋁尖晶石磚,通常稱為鎂鋁(方鎂(měi)石(shí)一尖晶石磚)。用於生產方鎂石尖晶石磚的(de)鎂砂原料,要求有盡量低的雜質含量(liàng)(尤其是CaO)。
國產燒結鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普遍。采用尖晶石(shí)砂作顆粒料,以鎂砂作細粉和部分顆粒料,按照鎂鋁磚的混煉、成(chéng)形(xíng)、燒成工藝生產,可製造出高溫性能好,熱震穩定性高的產品。
鎂鋁尖晶石(shí)磚常用於水泥回轉窯、玻璃窯格子體、混鐵爐及耐火材料窯爐(lú)中溫(wēn)度變化大(dà)的區段。
2.鎂(měi)鋁鉻尖晶石磚(zhuān):
鎂鋁鉻尖晶石磚(zhuān)體(tǐ)係即為方鎂(měi)石/鎂(měi)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Cr2O3多以鉻礦形式,製造過(guò)程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這些倍(bèi)半氧化物相伴出現。
首先,從耐高溫、抗渣性角度,在MgO-R2O3係統(tǒng)中,MgO-MgO·Cr2O3係具(jù)有(yǒu)優越性,這除(chú)了它有較高的共熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽酸鹽液(yè)相中的較低溶解度。
眾所周知(zhī),較低的溶解度應有較強的析晶能力,能(néng)有效地降低晶格間界麵能,使矽酸鹽液相趨於向昌粒間隙(xì)中移動呈孤立狀,易實現方鎂石晶粒間或通過鎂鉻尖晶石搭橋的直接結合,可有效提高高溫強度和抑(yì)製熔渣滲透(tòu),提高抗渣性。
但Cr2O3揮發性比較高,高溫下,特別在真空條件下穩定性較差。
其次,從抗熱震性(xìng)這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更(gèng)具優越性。因(yīn)為高溫下(xià)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(dé)多,而MgO·Al2O3在1600℃以(yǐ)上(shàng)高溫蒸氣壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係材料在溫度波動時(shí)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比例一定的情況下,可以推測,熔融MgO-MgO·Al2O3係(xì)材料,方鎂石晶粒(lì)內的沉析尖晶石較少,而晶間尖晶石較多(duō),而MgO-MgO·Cr2O3係材(cái)料則有較多的晶內沉(chén)析尖晶石和較少的晶間尖晶石(shí)。
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(jié)構。
3.鎂(měi)鐵鋁尖晶石(shí)磚:
鎂鐵鋁尖(jiān)晶石磚主要應用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒成帶用傳(chuán)統耐火材料多以鎂鉻質耐火材料為主,由於用後內蒙古鎂鉻磚中可溶解於水中的(de)劇毒(dú)六價(jià)鉻會造成嚴重的環(huán)境汙(wū)染。
尋找水泥窯的無鉻化(huà)替代產品得到了專家的公認,氧化鎂-鐵鋁尖晶(jīng)石磚(zhuān)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尖晶石混合成型,在一定的工藝下(xià)高溫燒成。
現在已被廣泛地應用(yòng)於水泥回轉窯的爐襯,替代鎂鉻磚。
鎂鋁(lǚ)尖晶石的顯微結構特征比較(jiào)複雜(zá),以鎂砂顯微結構和鐵鋁尖晶石(shí)顯微結構的組合為主,鎂砂和鐵鋁尖晶(jīng)石界麵之間通過Mg2+、Al3+、Fe2+離子間的相互擴散,緊密結合,實現材料的直接結合。鉻鎂磚與鎂鉻磚一樣,其主要礦物組(zǔ)成都是尖晶石(shí)一方鎂石。它(tā)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材料製品。其原料配比無明確(què)規定(dìng),一般把絡鐵礦加入量小於50%的(de)稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱為鉻鎂磚。其生產(chǎn)工藝、性能(néng)特點和用途基本相近。
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