尖晶石是鎂鋁氧化物組成的礦物,因含有鎂、鐵、鋅、錳等元素,可以分為很多種,如鋁尖晶石、鐵尖晶石、鋅尖晶石、錳尖晶石、鉻尖晶石等。由于含有不同的元素,不同的尖晶石可以有不同的顔色。
鎂鋁尖晶石屬于等軸晶系礦物,n=1.715,硬度=8,相對密3.55。高純的鎂鋁尖晶石無色,但含微量Cr3+時呈紅色,含Cr3+大于15%時呈綠色,含少量Fe3+時為草綠色,含Fe2+時呈天藍色。自然條件下形成的鎂鋁尖晶石晶體的化學穩定性很好,因而常見于漂砂礦床中。發育良好、成分純淨的鎂鋁尖晶石晶體不水化,也不與酸反應。
(鎂鋁尖晶石的晶體結構3D圖)
鎂鋁尖晶石具有良好的抗侵蝕,腐蝕、剝落能力強,抗渣性能好,抗磨蝕能力,熱震穩定性好,耐高溫等性能特點,其最主要的用途:一是代替鎂鉻砂制造鎂鋁尖石磚用于水泥回轉窯,不但避免了鉻公害,而且具有極好的抗剝落性,二是用于制作鋼包澆注料、鋼包襯磚,大大提高鋼包襯的抗侵蝕能力。其應用範圍還在不斷擴大,如鎂鋁尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工業等。鎂鋁尖晶石是極具發展前景的高級耐火原料。
昨天我們發布的一篇關于電熔鎂鋁尖晶石在剛玉-尖晶石澆注料上的應用,有朋友說有沒有關于燒結和其鎂鋁尖晶石的相關文章,今天整理了一篇稍全面的鎂鋁尖晶石的資料,供傳閱參考。
首先我們來了解一下鎂鋁尖晶石的合成方法。由于鎂鋁尖晶石的熱膨脹系數小,因而以其為結合相的耐火制品熱震穩定性相對較高。另外,由于尖晶石具有硬度大、化學穩定性好、熔點高等良好的性質,在高溫下抵抗各種熔體侵蝕作用的能力非常強,所以在制品中由于尖晶石礦體的存在,改善了制品的高溫性能。盡管尖晶石具有上述性質,但天然的鎂鋁尖晶石卻極少,不能滿足需要,因此近代一般采用人工合成法。人工合成鎂鋁尖晶石主要是采用MgO和Al₂O₃原料以電熔法、燒結法或在燒結過程中獲得。
燒結法是指将氫氧化鋁、燒結氧化鋁等原料與碳酸鎂、氫氧化鎂等含鎂原料,按照要求組成配料,共同細磨,壓球(坯),于1750℃以上的回轉窯或豎窯中高溫煅燒,即可得到燒結法合成的鎂鋁尖晶石,具體而言,可以分為一步法、一步半法和二步法。
一步法燒結合成菱鎂礦+鋁礬土生料→幹法共磨→成型→燒成→尖晶石熟料
一步半法燒結合成輕燒鎂粉+鋁礬土生料→幹法共磨→成型→燒成→尖晶石熟料
二步法燒結合成菱鎂礦+鋁礬土生料→幹法共磨→成型→輕燒(1300℃左右)→破碎→成型→燒成→尖晶石熟料
另外,将壓制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低溫下煅燒,可以制得活性尖晶石,與燒結尖晶石不同,活性尖晶石中含有未反應的w(Al₂O₃)10~15%,w(MgO)5%~10%。
燒結法合成的尖晶石,由于原料含有SiO₂、CaO、Fe₂O₃等雜質,所以合成砂中除含有MgAl₂O₄外,常常含有MgSi₂O₄、₄等雜質礦物以及多餘的Al₂O₃和MgO。
(燒結鎂鋁尖晶石)
我國黑色冶金工業标準YB/T131—1997規定了燒結鎂鋁尖晶石砂的技術條件,見表1。
國标GB/-2011《鎂鋁尖晶石》對于燒結鎂鋁尖晶石産品的理化指标規定見表2:
電熔法合成鎂鋁尖晶石砂,可以選用各種純度的含鎂含鋁原料。在合成尖晶石的原料中,w(Mg0)含量一直在35%~50%範圍内選定。MgO含量過高或過低都對合成砂的熔化不利,由于黏度高而使熔體難以澆注,而加入鉻礦對熔體的熔化和澆注都有益。
(電熔鎂鋁尖晶石)
國标GB/-2011《鎂鋁尖晶石》對于電熔鎂鋁尖晶石産品的理化指标規定如下:
關于鎂鋁尖晶石的分類:
按尖晶石的合成方法,可分為燒結尖晶石、電熔尖晶石、活性尖晶石和高密度尖晶石。
燒結尖晶石和電熔尖晶石分别是用燒結和電熔的方法生産的;活性尖晶石也是用燒結合合成的,但不同于燒結尖晶石,它的合成溫度較低(1200~1300℃),混合料并未完全轉變為尖晶石,而含有少量的遊離α-Al₂O₃或遊離MgO,它主要用于做尖晶石耐火材料的基質或生産高密度尖晶石;高密度尖晶石的體密一般大于3.40g/cm³,通常由活性尖晶石粉經壓球或壓坯,在1700℃左右的高溫下燒結而成。
鋼鐵工業用鎂鋁尖晶石耐火材料主要依靠MA吸收渣中的 FeOx、CaO,提高渣的熔點,降低渣的侵蝕能力來延長耐火材料的使用壽命。因而,富鋁鎂鋁尖晶石具有更強吸收渣中FeOχ、CaO,形成FeO · Al₂O₃或 CaO·6Al₂O₃的能力。靜态坩埚抗渣法和動态回轉抗渣法實測結果都表明,在MgO-尖晶石澆注料基質中添加富鋁尖晶石的試樣具有較好的抗渣滲透性能,這種尖晶石吸收渣中Fe₂O₃、CaO的能力是化學計量鎂鋁尖晶石的3~5倍。
鎂鋁尖晶石在耐火材料應用方面,主要目前用于大型水泥回轉窯、鋼包内襯等高溫行業。
鎂鋁尖晶石質耐火材料可以分為MgO-MA質(Al₂O₃Al₂O₃為30%~68%)、MA質耐火材料(Al₂O₃為68%~73%)耐火材料,富鎂尖晶石基本用于堿性耐火材料,它含有遊離的MgO,并且熱膨脹系數小,廣泛用于水泥窯的風口和高溫帶内。富鋁尖晶石因為具有陽離子晶格缺陷,能夠吸收渣中MnO和FeO,具有優良的抗渣性能而廣泛應用于煉鋼耐火材料。
有話要說...