目(mù)前,製備鎂鋁尖晶(jīng)石的(de)常用方法是固相反應合成(chéng)法,即以氧化物、氯氧化物(wù)或(huò)碳酸鹽為原料,將原料混合壓坯後在高溫下(大於1400℃)反應製備尖晶石。青島鎂磚(zhuān)
電熔法(fǎ)是工業上另一種常用的合成尖晶石(shí)的方法,此種方法也存在能耗大等(děng)缺點。
而如溶膠一凝膠法、水熱法等(děng)濕化學法雖然能在較低溫度下合成(chéng)尖(jiān)晶石,但是(shì)其操作工藝複雜、所需設備昂貴、成本太高而無法滿足(zú)大規模工業生產(chǎn)的(de)需要。
以青島鎂砂(shā)和鎂鋁尖晶石(shí)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)。用於生產方鎂(měi)石(shí)尖晶石磚的鎂砂原料,要求有盡量低的雜質含量(尤其是CaO)。
國產燒(shāo)結(jié)鎂砂MS95、MS97、MS97.5、DMS97的使用較普遍。采用尖晶石砂作(zuò)顆粒料,以鎂砂作細粉和部分顆粒料,按照鎂鋁磚的混煉、成形、燒(shāo)成工藝生產,可製造出高溫性能好(hǎo),熱震穩定性高的產品。
鎂鋁尖晶石磚常用於水泥回轉窯、玻璃(lí)窯格子體(tǐ)、混鐵爐及(jí)耐火材料窯爐(lú)中(zhōng)溫度(dù)變化(huà)大(dà)的區(qū)段。
2.鎂鋁鉻尖晶(jīng)石磚:
鎂(měi)鋁鉻尖晶石磚體係即(jí)為方(fāng)鎂(měi)石/鎂鋁鉻(gè)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(zào)過程常常是Cr2O3、Al2O3、Fe2O3這(zhè)些倍半氧化物相伴出現。
首先,從耐高溫、抗(kàng)渣性角度,在MgO-R2O3係統中,MgO-MgO·Cr2O3係具有優越性,這除了它有較高的共熔溫度(2350℃)外,還在於Cr2O3在矽酸鹽液相中的(de)較低溶解度。
眾所周知,較低的溶解度(dù)應有較(jiào)強的析晶能力,能有效地(dì)降(jiàng)低晶格(gé)間界麵(miàn)能,使矽酸鹽液相趨於向昌(chāng)粒間隙中移動呈孤立狀,易實現方(fāng)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製(zhì)熔渣滲透,提高抗渣性。
但Cr2O3揮(huī)發(fā)性(xìng)比較(jiào)高,高溫(wēn)下,特別在真空條件下穩定性較差。
其(qí)次,從抗熱震性(xìng)這個角度,MgO-MgO·Al2O3係更具優越(yuè)性。因為高溫下MgO·Al2O3或Al2O3在(zài)MgO中的固(gù)溶一膠溶作用較MgO·Cr2O3或(huò)Cr2O3、尤其MgO·Fe2O3或Fe2O3弱得多,而MgO·Al2O3在1600℃以上高溫蒸氣(qì)壓也比MgO·Cr2O3低。
因此,MgO-MgO·Al2O3係(xì)材料在溫度波動(dòng)時較為穩定,具有良好的(de)抗熱震性。
比較MgO-MgO·Al2O3與MgO-MgO·Cr2O3係統,在MgO/R2O3比例一定的情(qíng)況下,可以推測,熔(róng)融MgO-MgO·Al2O3係材料,方鎂(měi)石晶粒內的沉析尖晶石較少,而晶間尖晶石較多,而MgO-MgO·Cr2O3係材(cái)料則(zé)有較多(duō)的晶內沉(chén)析尖晶石和(hé)較少的晶間尖晶石(shí)。
顯然(rán),改變R2O3中各成分比(bǐ)例,則可調整尖晶石相的(de)分布,改變顯微(wēi)結構。
3.鎂鐵鋁尖晶石(shí)磚:
鎂鐵鋁尖晶石(shí)磚主要應用於水泥窯燒成帶,水泥窯燒(shāo)成帶用傳統耐火材料多以鎂鉻質耐(nài)火材(cái)料(liào)為主,由於用後青(qīng)島鎂鉻磚中可溶解於水中的劇毒六價鉻會造成嚴(yán)重的環(huán)境汙染。
尋找水泥窯的無鉻化替代產品(pǐn)得到了專家(jiā)的公認,氧化鎂-鐵鋁尖(jiān)晶石磚是由RHI公司於20世紀(jì)90年代提出的,它是將(jiāng)鎂砂和預合成的(de)鐵鋁尖晶(jīng)石混合成型,在一(yī)定的工藝下高溫燒成。
現在已被廣泛地應用於水泥回轉窯的爐襯(chèn),替代鎂鉻磚。
鎂鋁尖晶石的顯微(wēi)結構特(tè)征比較(jiào)複雜,以鎂砂顯微結(jié)構和鐵鋁(lǚ)尖晶石顯(xiǎn)微結構的組合為主,鎂砂和(hé)鐵鋁尖晶(jīng)石(shí)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(gè)鎂磚與鎂鉻磚一樣,其主要礦物組成都是尖晶石一方鎂石。它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(huǒ)材料製品。其原料配比無明確規定,一般把絡(luò)鐵礦加入量(liàng)小於50%的稱為鎂鉻磚,50%或大於50%的稱為鉻(gè)鎂磚。其生產工藝、性能特點和用途基本相(xiàng)近。