高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石
镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究
摘要本文主要综述了镁铝尖晶石透明陶瓷制备的研究进展；分别介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的抗钢包渣侵蚀性能研究和透光性能研究，同时介绍了不同的镁铝尖晶石的制备，还有镁铝尖晶石在各领域的应用,并对其发展前景做了展望。
关键词:镁铝尖晶石；透明陶瓷;镁铝尖晶石性能；镁铝尖晶石制备MgAl2O4 transparent ceramic preparationand Properties ResearchAbstractThis paper reviewed the research progress in MgAl2O4transparent ceramic preparation; then introduces the research study and transmittance properties of ladle slag resistance of mg Al spinel transparent ceramics erosion, also introduces the different preparation of magnesia alumina spinel, spinel and application in various fields，and has made the forecast to its development prospects.Keywords: Magnesia alumina spinel; Transparent ceramics; Magnesia alumina spinel properties；Preparation of magnesia alumina spinel1 绪论尖晶石是一组分子组成为AB 2O 4的等轴晶系的系列化合物。
在所有的尖晶石类结构中,氧原子是等同的，以立方密堆积排列［1］在镁铝尖晶石（MgAl 2O 4)中，由于氧原子比阳离子大得多，铝和镁的金属离子分别按一定的规律插入在O 2-按最密堆积形成的八面体和四面体空隙中,并保持电中性［2].由镁铝尖晶石粉末制备的透明多晶 MgAl 2O 4既具有陶瓷的优点，如耐高温（2135℃)耐腐蚀，耐磨损、抗冲击高、硬度高、强度良好的电绝缘性能、线胀系数小等，又具有如蓝宝石晶体、石英玻璃的光学性能，在紫外可见光、红外光波段具有良好的透过率［3].可用于制造导弹头罩透明装甲、电子元器件的绝缘骨架,红外波段窗口材细陶瓷器皿、光纤及光纤传感器，还可作为投影电视发光基片.众所周知，粉体合成是制备光学透明陶瓷非常关键一环2镁铝尖晶石透明陶瓷性能研究 2。
钢包铝镁尖晶石浇注料的改进试验及应用
等情 况 。具 体指 标见 下表 ４ 。
由表 ４可分 析 刚 玉 细粉 含 量 对 加水 量 影 响 ，
见 图 ２ 。
０＿ ８ ｏ ． 。
由图 ２可看 出随着 刚玉 细 粉 含 量 的增 加 ， 浇
注料水 分逐 渐降低 ， 利于施 工 和产 品的致 密性 ， 有
但 当 刚玉含 量 到最 大 时 浇 注『
表 ２ 高 铝 骨 料指 标 对 比
自 ２０ ０ ８年奥运会 后 ， 国家 政策 的影 响 ， ８ 受 ８
高铝 矾土 料 、 ８高 铝 细 粉 等 资 源 缺 乏 且 质 量 下 ８
滑， 导致 钢包铝 镁尖 晶石浇 注 料施 工 加水 量 由原 来 ４ ３ 上 升 到 ５ ８ ， 水 量增 长 １ ３ 使 用 寿 ． ．％ 加 ／， 命在某钢铁 厂 由原 来 １ Ｏ炉降 到 ８ １ ５炉 ， 其他钢 在 厂使 用 寿命 也迅速 下降 ， 多次 出现 钢包裂 纹 、 发红 甚 至漏 钢下 线 停用 、 穿包 等 现象 ， 针对 原 料情 况 ， 对钢 包用铝 镁尖 晶石 浇注料 及时调整 改进 。
篙
－
性差 ， 并且成 本升 高 ， 因此 寻找 既能保证 产 品性 能
又保证 产 品成本 不过 剩 的含 量为 重要点 。因此用
Ｍ０ ｇ 外加 入量
０８ ．
刚玉含 量代 替 高 铝 细 粉 ６ 时 为 易 ， 时 高 温 强 此 度高 ， 浇注料 处 于微膨 胀状 态 ， 用效果 好 。 使
注料 的 基 质 组 成 ， 降 低 了施 工 加 水 量 ， 减 少 了收 缩 ， 高 产 品 的 耐 高 温 性 ， 铝 镁 尖 晶石 浇 既 又 提 使 注料 具 有 优 良的 抗 渣 性 和 抗 剥 落 性 能 。
镁铝尖晶石条状-概述说明以及解释
镁铝尖晶石条状-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镁铝尖晶石是一种具有广泛应用前景的重要材料。
它是一种矿物晶体，由镁、铝和氧元素组成。
具有高度的晶体稳定性和优异的物理化学性能，在工业和科学领域中具有广泛的用途。
镁铝尖晶石条状是指将镁铝尖晶石材料制备成长而细且形状类似于条状的结构。
这种形态使得镁铝尖晶石条状在各行业中有着独特的应用优势。
它不仅具有普通尖晶石的特性，如高的抗高温性、优良的耐腐蚀性，还拥有更多的应用潜力。
通过新的制备方法，镁铝尖晶石条状的生产成本得到了有效控制，并且制备过程也更加环保。
此外，随着科技的进步，对镁铝尖晶石条状性能的研究和改进也日益深入，使得其具备了更广泛的应用前景。
在本文中，我们将探讨镁铝尖晶石条状的定义和特性，详细介绍镁铝尖晶石条状的制备方法，并着重阐述其在各行业中的应用前景。
通过对镁铝尖晶石条状进行深入研究，我们可以更好地了解其在材料科学和工程中的潜在应用，并为未来的科研和实际应用提供重要的参考。
文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本篇文章分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究对象——镁铝尖晶石条状，并介绍了文章的结构和主要目的。
正文部分将分为两个小节进行讨论。
首先，在2.1部分，我们将详细定义和描述镁铝尖晶石的特性，包括其化学成分、晶体结构、物理性质等方面的内容。
其次，在2.2部分，我们将介绍镁铝尖晶石条状的制备方法，包括合成原理、工艺流程、关键条件等方面的内容。
结论部分将进一步展望镁铝尖晶石条状的应用前景，并对整篇文章进行总结和归纳，总结本文的研究成果和发现，以及对未来研究的展望。
通过以上结构的设置，本文将全面系统地介绍镁铝尖晶石条状的定义、特性、制备方法以及应用前景，希望能够为相关领域的研究者提供一定的参考和帮助。
1.3 目的本文的目的是介绍镁铝尖晶石条状的制备方法以及其应用前景，通过对镁铝尖晶石条状的定义和特性进行详细分析，以及对其制备方法进行系统梳理，旨在为读者提供有关镁铝尖晶石条状的全面了解。
镁铝尖晶石
尖晶石型化合物属于等轴晶系，其结构中氧作最紧密堆积，阳离子填充四面体、八面体间隙，每个晶胞中8/64的四面体间隙和16/32的八面体间隙被填充。
镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种，这种晶体结构称为尖晶石结构。
尖晶石组有二十多种氧化物，但只有很少数是常见的。
尖晶石组的结构式是AB2O4, 这里A代表二价金属离子，例如镁、铁、镍、锰和/或锌，B代表三价金属离子，例如铝、铁、铬或锰。
除非特别指明，本文的尖晶石表示MgAl2O4, 矿物尖晶石是二元系统MgO –Al2O3 的唯一化合物。
尖晶石族矿物的明显特征是，它是一种组分可被替代的固溶体，尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替，而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。
镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替，保持电化学平衡。
因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。
另外，随温度的增加，MgAl2O4 相区域增加，尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。
通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。
以后将讨论这一特征，它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。
2.2 物理性能镁铝尖晶石的熔点是2135℃，是熔点较高的耐火材料。
表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。
这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。
MgO和Al2O3生成尖晶石时，密度下降，体积增加，这使我们想到了技术应用上，例如生产浇注料，在浇注料里，MgO和Al2O3原位反应生作为耐火材料原料的尖晶石的天然资源还没有发现，因此尖晶石必须通过合成来制备。
尖晶石生产的两个主要途径是烧结和电熔。
大多数耐火材料使用的尖晶石是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁来合成的。
烧结尖晶石在竖窑中合成，电熔尖晶石在电弧炉中合成。
因为从动力学上说形成固态尖晶石是非常困难的，所以要求原材料很细、反应活性大。
烧结合成尖晶石的优点是它是一个连续的陶瓷过程，喂料速度可控，窑内温度分布均匀，可以生产出晶粒尺寸为30-80µm 和气孔率较低(<3%)的非常匀质的产品。
高锰渣对镁铝尖晶石耐火材料的侵蚀性能研究
高锰渣对镁钼尖晶石耐火材料的侵蚀性能研究摘要：在高锰钢生产过程中，耐火材料会与高锰渣接触，为此，研究了具有不同抗压强度的尖晶石耐火材料在高 锰渣中的蚀损行为。
在1550益和150r/min的条件下，采用细棒旋转试验(FRT)来评估耐火材料损毁。
结果表明，具有高抗压强度的试样C1比试样C2具有更好的抗渣侵蚀性能;在试样C1中，耐火材料通过化学侵蚀从材料表面 到材料深处逐渐损毁，而在试样C2中由于渣渗透进入耐火材料中则突然发生机械损毁。
关键词：镁铝尖晶石;耐火材料;气孔率;侵蚀中图分类号：TQ175.12 文献标识码：B文章编号：1673-7792 (2019) 02-0027-041序言在冶金工业中，钢包用耐火材料由于在二次冶 炼过程中在1 550 T的高温环境下与钢包渣接触导 致其经常被侵蚀。
这种侵蚀主要是耐火材料向钢渣 中溶解直到渣浓度达到饱和。
耐火材料的溶解不仅 发生在渣-耐火材料界面处，由于渣沿着晶界和气孔 向耐火材料内部渗透导致溶解也会发生在耐火材料 内部。
影响渣渗透的参数包括耐火材料组成、体积 密度以及渣黏度。
为了抵抗这些侵蚀因素，MgO- A1203耐火材料由于其较好的抗Ca0-Al203- Si02- MnO-MgO渣侵蚀而被广泛应用，提出一种双重机 理来解释MgO-Al2〇3耐火材料优良的抗渣侵蚀性 能。
首先，耐火材料中MgO与AI2O3反应生成镁铝 尖晶石(MgAl2〇4)，能够从渣的阳极处捕获阳离子, 从而导致渣的黏度增加，阻止渣向耐火材料的渗透; 其次，尖晶石中的A1203能够与渣中的CaO反应生 成致密的CA6层，能够阻止镁铝尖晶石进一步被渣 侵蚀。
进行了大量的侵蚀试验以研究耐火材料在渣或 者钢液中的蚀损，浸渍试验、坩埚试验等都是在静态 条件下操作的，而细棒旋转试验和旋转抗渣试验是 在动态条件下进行的。
静态试验结果有助于对化学 侵蚀过程了解得更深刻，而动态试验结果能够额外 的提供钢液或渣流动对耐火材料造成冲蚀的信息。
镁铝尖晶石生产过程
镁铝尖晶石生产过程镁铝尖晶石是一种重要的磁性材料，它能够用于制造磁铁，具有很强的耐热性能。
它的生产过程主要有如下几个步骤：一、镁铝尖晶石原料准备：镁铝尖晶石的原料主要为镁粉末、铝粉末、氧化镁和氧化铝。
其中，镁粉末料一般是用熔融法制成，将镁氧化物熔融在高熔点的基体中，可以制成成型高熔点的粉末；铝粉末料一般利用高温技术，将铝氧化物熔融在基体中，可以制成成型铝粉末。
二、镁铝熔炼：首先，将镁粉末料和铝粉末料混合搅拌均匀，然后放置在一定温度下熔炼，使用湿法制备，湿法制备的生产工艺非常简单，但是熔炼时间需要1小时，湿法制备的生产工艺较为繁琐，最佳的制备工艺是在真空状态下使用呼吸铝法制备，以较高的熔炼效率和更好的粉体质量完成熔炼。
三、湿法制备：湿法制备的关键步骤是要将镁铝粉末料表面覆盖一层氧化膜，这是必要的，因为它可以有效地控制熔融熔体粉末和热反应收缩。
所需的原料可以是水性高分子溶液，根据要求可采用溶剂稀释，也可以使用水溶性固体材料，例如硅酸钠、苯基亚硅酸钠、淀粉等。
四、烧结：烧结是尖晶石晶簇形成的关键步骤，也是控制尖晶石结构和性能的关键步骤。
首先，将镁铝粉末进行分散，然后使用电极烧结机加热。
通常，温度保持在750～850℃之间，加热时间为10～50分钟。
加热后，粉末变成尖晶石晶体，其中晶体簇孵化和活化时间约为2到3小时。
五、粉碎粒度调整：烧结完成后，镁铝尖晶石粉末经过清破、干燥和打碎处理，最终获得相应的粉体粒度。
六、包装环节：镁铝尖晶石粉末成品通常应采用塑料袋包装，以防止氧化因接触空气而受到影响，并且袋子要紧密密封保证产品的纯度。
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石是一种重要的矿物材料，具有很多用途。
以下是其中几个方面：
1. 陶瓷制造：镁铝尖晶石可以作为陶瓷的原材料，用于生产高温陶瓷、耐火材料、电子陶瓷等，具有耐高温、抗腐蚀、绝缘性能，广泛应用于航空、航天、电子等领域。
2. 金属制造：镁铝尖晶石可以作为铸造模具材料，用于制造各种金属零件，例如汽车发动机、船舶、航空航天设备等，具有高耐磨性、高强度、高温稳定性。
3. 光学材料：镁铝尖晶石可以用于光学镜片、光纤等光学器件的制造，具有高折射率、低散射性能。
4. 医疗用途：镁铝尖晶石可以用于制造医疗设备，例如人工关节、骨板等，具有生物相容性好、强度高、稳定性好等特点。
总体来说，镁铝尖晶石是一种非常重要的矿物材料，其用途非常广泛，涉及到许多不同的领域和行业。
- 1 -。
铝镁尖晶石浇注料理化指标氧化镁含量6%
铝镁尖晶石浇注料理化指标氧化镁含量6%
对于铝镁尖晶石浇注料，氧化镁（MgO）含量6%表示该浇注料中氧化镁占总质量的6%。
铝镁尖晶石浇注料是一种高温耐火材料，主要由铝尖晶石和镁铝尖晶石组成。
氧化镁是其中的一个重要成分，可以提高浇注料的抗热震性、耐磨性和耐火性能。
除了氧化镁含量，其他对铝镁尖晶石浇注料理化指标可能包括：•Al2O3含量：铝氧化物（Al2O3）含量反映了铝尖晶石的含量，也是评估耐火材料耐火性能的重要参数之一。
•SiO2含量：硅氧化物（SiO2）含量对于铝镁尖晶石浇注料的熔化温度和流动性有影响，通常需要控制在一定范围内。
•密度：浇注料的密度是指每单位体积所含质量，可用来评估材料的均质性和结构紧密度。
•抗折强度和耐火度：这两个指标反映了浇注料的力学强度和抗高温性能。
需要根据具体应用和要求，结合各项理化指标来选择合适的铝镁尖晶石浇注料。
这样可以确保材料能够满足预期的使用性能和耐用性。
镁铝尖晶石范文
镁铝尖晶石范文
首先，我们来了解一下镁铝尖晶石的物理性质。
镁铝尖晶石具有低热
膨胀系数、高热导率和优良的抗热震性能。
它的热膨胀系数在摄氏温度从25℃至800℃变化范围内为9.1×10^-6/℃。
热导率约为180W/m·K，远
高于其他陶瓷材料。
其次，镁铝尖晶石的制备方法有多种。
常见的方法包括固相反应法、
溶胶-凝胶法和机械合成法。
固相反应法是最为常用的制备方法之一，其
过程为将镁氧、氧化铝和一定比例的助熔剂进行混合研磨，并在高温下反
应成镁铝尖晶石。
溶胶-凝胶法是一种将金属盐溶解于溶剂中，制备成凝
胶后热处理得到尖晶石材料的方法。
机械合成法是将镁粉、氧化铝粉和其
他添加剂进行混合球磨，然后通过煅烧获得镁铝尖晶石。
最后，我们来看一下镁铝尖晶石的应用。
由于其优良的热物理性能和
力学性能，镁铝尖晶石广泛应用于高温陶瓷领域。
它可以用于制备高温陶
瓷材料，如高温燃烧器、高温熔融池、高温粉末冶金模具等。
此外，镁铝
尖晶石还可以用于电子封装材料、高温电容器和煤矿灯等。
总之，镁铝尖晶石是一种重要的陶瓷材料，具有优良的物理性质和力
学性能。
它可以通过固相反应法、溶胶-凝胶法和机械合成法等方法制备。
广泛应用于高温陶瓷领域，如高温燃烧器、高温熔融池等。
随着科学技术
的不断发展，在更多领域中对镁铝尖晶石的需求会不断增加，相信未来镁
铝尖晶石将有更广阔的应用前景。
镁铝尖晶石生产工艺
镁铝尖晶石生产工艺
镁铝尖晶石是一种重要的陶瓷材料，具有优异的热稳定性、机械性能和耐腐蚀性能，广泛应用于电子、冶金、化工等领域。
下面将介绍一种常见的镁铝尖晶石生产工艺。
镁铝尖晶石的生产通常采用固相法。
原料主要包括氧化铝、氧化镁和氧化铝铁等。
这些原料经过称量、混合后，放入窑炉中进行煅烧。
煅烧的温度一般在1600-1700摄氏度之间，保持一定时间，使原料充分反应生成镁铝尖晶石。
在煅烧过程中，需要控制气氛的流动速度，以保证反应的均匀进行。
此外，还需要对窑炉内的温度进行实时监控，确保煅烧过程的稳定性。
煅烧完成后，将产物冷却、粉碎，得到粒度适中的镁铝尖晶石粉末。
接下来是成型工艺。
将镁铝尖晶石粉末与一定比例的粘结剂混合，经过压制或注射成型，得到所需形状的坯体。
坯体经过干燥后，进行烧结处理。
烧结温度一般在1600-1700摄氏度之间，使坯体致密化，获得高强度的成品。
最后是加工工艺。
镁铝尖晶石具有较高的硬度和耐磨性，适合用于切削加工、磨削加工等。
在加工过程中，需要选择合适的刀具和工艺参数，以确保加工质量。
此外，还可以采用激光加工、电火花加工等先进技术，实现精密加工。
总的来说，镁铝尖晶石的生产工艺包括原料准备、煅烧、成型、烧结和加工等环节。
每个环节都需要严格控制工艺参数，确保产品质量稳定。
随着科技的不断进步，镁铝尖晶石的生产工艺也在不断优化，为其在各个领域的应用提供更好的支持。
镁铝尖晶石结构
镁铝尖晶石结构
镁铝尖晶石是一种具有特殊晶体结构的矿物，其化学式为
MgAl2O4。
它的晶体结构类似于立方体，但是在晶体的四个面上，每
个面都有一个氧原子。
这种特殊的结构使得镁铝尖晶石具有许多重要的物理和化学性质。
镁铝尖晶石是一种重要的陶瓷材料，因为它具有高强度、高硬度和高耐热性。
它也是红外线透明材料的重要组成部分。
此外，镁铝尖晶石还被用于制造光学器件、电子器件和磁性材料等。
在镁铝尖晶石的晶体结构中，镁离子和铝离子交替排列，并且每个离子都被八个氧离子包围。
这种排列使得镁铝尖晶石具有高度对称性，使得它的物理性质更加稳定和可预测。
总的来说，镁铝尖晶石的结构是非常重要的，因为它决定了这种材料的许多特性。
通过深入了解镁铝尖晶石结构的特点和性质，我们可以更好地利用它的性能，从而设计出更加高效和可靠的材料和器件。
- 1 -。
镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业
镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀能力，热震稳定性好，其最主要的用途：一是代替镁铬砂制造镁铝尖石砖用于水泥回转窑，不但避免了铬公害，而且具有极好的抗剥落性，二是用于制作钢包浇注料，大大提高钢包衬的抗侵蚀能力。
其应用范围还在不断扩大，如镁铝尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工业等。
镁铝尖晶石是极具发展前景的高级耐火原料。
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因含有镁、铁、锌、锰等元素，可以分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。
由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色。
(镁铝尖晶石原料)1镁铝尖晶石原料的合成方法(1)轻烧法活性镁铝尖晶石粉(2)烧结法烧结镁铝尖晶石砂，主要指以轻烧镁粉、工业氧化铝或优质铝矾土为原料，经配合、磨细、成形煅烧制得镁铝尖晶石原料。
从合成镁铝尖晶石的机理可以推知：增大原理细度、提高成型压力、升高合成温度，换句话说就是减少扩散距离、增大接触面积、提高扩散能力都有利于镁铝尖晶石的合成反应。
(3)电熔法电熔镁铝尖晶石砂，主要指采用轻烧镁粉、工业氧化铝或优质矾土为原料，经配料、熔融、冷却、破碎后制成。
电熔镁铝尖晶石的主要优点是晶体发育好、晶粒尺寸大、组织结构致密、抗侵蚀性强。
（电熔镁铝尖晶石）2镁铝尖晶石的合成方法合成镁铝尖晶石的方法主要有烧结法和电熔法。
烧结法是指将氢氧化铝、烧结氧化铝等原料与碳酸镁、氢氧化镁等含镁原料，按照要求组成配料，共同细磨，压球(坯)，于1750℃以上的回转窑或竖窑中高温煅烧，即可得到烧结法合成的镁铝尖晶石，具体而言，可以分为一步法、一步半法和二步法。
一步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料一步半法烧结合成轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料二步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧(1300℃左右)→破碎→成型→烧成→尖晶石熟料另外，将压制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低温下煅烧，可以制得活性尖晶石，与烧结尖晶石不同，活性尖晶石中含有未反应的w(Al2O3)10~15%，w(MgO)5%~10%。
钢包精炼用镁尖晶石砖的改进
（ ） 衬 图 ３砖 精 炼 用 钢 包 的砖 衬 示 于 图 １ 。
图 ２ 用 后 砖 的 断 面
３ 改 进 内容
镁 尖 晶石 砖 提 高 耐 用 性 需 具 有 如 下 特 性 （ 照 重 要 程 度 顺 序 ） 按 ：
（） 善炉渣渗 透性 （ １改 耐结 构 剥 落性 和 耐 磨 损 性 ） ；
关键 词 钢包 镁 尖 晶石砖 炉 渣
１ 前 言
２ ２ 损 毁 形 式 ．
近 年 来 ，用 后 废 弃 的 镁 铬 砖 严 重 影 响 环 境 ，无 铬 化 进 程 正 在 加 速 ，各 种 精 炼 炉 和 Ｒ Ｈ 脱 气 装 置 已经 在 应 用 镁 碳 质 等 耐火 砖 。但 是 由
（ ） 炉 试 验 结 果 ２实
实 炉 使 用 条 件 与 上 述 示 出 内 容相 同 。
如 图 ６ 示 ，添 加 ＴＯ 会 导致 气孔 率 降 所 ｉ： 低 ，虽 然 提 高 了 １ ％ 寿 命 ，但 还 不 能 令 人 满 ０
意（ Ｎ＝３ 。 ）
图６
钢 包 的平均 寿命
表 ２示 出 了 添 加 不 同 量 Ｃ ２ 的试 制 品 的 ｒ ０ 性 能 。 如 表 ２和 图 ７所 示 ， Ｃ ２ 添 加 量 为 ｒ０
于 产 生 了 寿 命 不 足 等 问题 ，无 铬 砖 体 系 尚未 建
立 。现 在 开 发 和改 进 工 作 已经 扩 大 到无 铬 材 质 领 域 ，本 文 对 其 经 过 介 绍 如 下 。
２ 以往 制 品 的损 毁 形 式
２ １ 使 用条 件 ．
以 往 使 用 镁 尖 晶石 质 的 条 件 如 下 ： （ ） 用 部 位 １使 真 空 精 炼 钢 包 的侧 墙 金 属 区 。 （ ） 炼 工 艺 （ 型例 ） ２精 典
耐火材料第六章 尖晶石耐火材料讲解
气氛影响： 还原气氛下，细粉镁砂中的MgO置换铬矿中的FeO，体积收缩 24.3％，产生烧成裂纹。 氧化气氛下，铬矿中的FeO氧化成Fe2O3，形成(Fe,Cr)2O3固溶 体，体积收缩1.5%；同时由MgO置换出来的FeO氧化成Fe2O3， 随即与MgO结合成铁酸镁，这两个反应的总体积膨胀只有 6.6%。 所以，含铬矿的材料应该在弱氧化气氛下烧成。
◆理论尖晶石/真尖晶石
—— 化学纯度 ◆ 矾土基尖晶石/中档尖晶石 ◆ 氧化铝基尖晶石/高纯尖晶石
—— 生产工艺 ◆ 轻烧尖晶石 ◆烧结尖晶石
◆ 电熔尖晶石
4）性能 ◆ 热震稳定性良好； ◆ 抗铁渣、K2O和Na2O的硫酸盐侵蚀性强； ◆ 还原气氛下体积稳定性优良； ◆ 抗游离CO2、SO2和SO3冲刷性能1强4 。
12.7-12.8
7.6
铬尖晶石质耐火材料
结合方式
—— 普通镁铬砖 —— 直接结合镁铬砖 —— 再结合/半再结合/共烧结镁铬砖 —— 化学结合镁铬砖 —— 熔铸镁铬砖
主要应用
◆ 水泥回转窑
◆ 玻璃窑蓄热室
◆ 精炼炉（RH炉，VOD炉，AOD炉）
◆ 有色冶金炉
◆ 石灰窑
◆ 混铁炉
3
铬的主要来源：铬铁矿（Chromite)
2）合成路线
■一步法烧结合成 菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料
■一步半法烧结合成 轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料
■二步法烧结合成 菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧（~1300℃） →破碎→成型→烧成→尖晶石熟料
■电熔法
13
3）分类
—— 化学组成 ◆ 富镁尖晶石 ◆ 富铝尖晶石
镁铝尖晶石的制备方法研究_0
镁铝尖晶石的制备方法研究镁铝尖晶石因具有优异的化学、光学、热力学性质而倍受学术界及工业部门关注。
本文介绍了镁铝尖晶石的制备方法，比较了它们之间的优缺点及适用范围。
标签：镁铝尖晶石；固相反应法；湿化学法镁铝尖晶石为标准型AB2O4构造，Mg2+置于四面体中，Al3+置于八面体中，其具有高熔点（2135℃）、高硬度（莫氏硬度为8）、高强度（常温，135-216MPa；1300℃，120-205MPa）、高电阻率、宽的能量带隙、热膨胀系数小（30-1400℃，9×10-6℃-1）、密度较低（3.58g/cm3）、抗腐蚀及热震性能好等优异性能，所以镁铝尖晶石在窗口材料、绝缘材料、耐磨材料及耐火材料中得到广泛应用。
目前，制备镁铝尖晶石的方法主要是固相反应法和湿化学法。
一、固相反应法（一）烧结法批量制备镁铝尖晶石最常用的方法是含有Mg、Al前驱体的传统的固相烧结法，具体有它们的氧化物、氢氧化物以及碳酸盐类等。
以方镁石和刚玉为原料来制备镁铝尖晶石，其反应机理是在较高的温度（>1400℃）下，阳离子Mg2+和Al3+之间的相互扩散，但是固相烧结法生成的镁铝尖晶石会产生8%的体积膨胀，此膨胀相当于2.6%的线性膨胀，阻碍了镁铝尖晶石的烧结。
通常情况下，在工业生产中采用二步煅烧法来控制镁铝尖晶石的体积膨胀，以获得致密的镁铝尖晶石颗粒。
因为二步煅烧法包含两段烧制周期，所以固相烧结法制备镁铝尖晶石会增加成本。
于是，大量学者致力于研究镁铝尖晶石的体积膨胀机理以及降低镁铝尖晶石的生产成本。
（二）电熔法电熔镁铝尖晶石是以氧化铝粉和高纯轻烧氧化镁粉为主要原料，在电弧炉内经2000℃以上高温熔炼而成。
电熔法制备的镁铝尖晶石纯度很高，因为此方法生产过程中温度很高，使得原料中的杂质挥发。
然而，电熔法能源消耗量大，所以对于一些电力昂贵的国家的企业此方法是不可行的。
（三）熔盐合成法熔盐合成法是新型的镁铝尖晶石的合成方法，其采用低熔点的盐熔体作为反应介质，利用反应物在熔盐中的溶解，将某些通常情况下的固相反应变为液相之间的反应，从而有利于反应物的传质和扩散，最终达到降低反应温度和提高反应速率的效果。
镁铝尖晶石质耐火材料分析
MgO-Al2O3系相平衡图
第五章 碱性耐火材料
富铝尖晶石固溶体 ——阳离子空位型固溶体
《耐火材料工艺学》
◆阳离子空缺可捕获FeO、MnO ◆脱溶形成双固相
第五章 碱性耐火材料
《耐火材料工艺学》
富铝尖晶石固溶体带有阳离子晶 格缺陷， Al2O3固溶愈多，缺陷 愈多，晶格常数愈小。
不同Al2O3含量镁铝尖晶石晶格常数
《耐火材料工艺学》
第五章 碱性耐火材料
（2）次成分Al2O3的确定
提高镁质材料
抗渗透
抗热震性
↓
↓
高温下双固相 增加MA量
→砖中Al2O3可控制在cd区域内， 但应尽量靠近c端。
《耐火材料工艺学》
第五章 碱性耐火材料
《耐火材料工艺学》
不同尖晶石含量方镁石尖晶石砖线膨胀率变化
不同尖晶石含量方镁石-尖 晶石砖热震后残余强度变化
缺点：
◆ 抗碱性渣侵蚀能力不及镁铬砖； （抗渣渗透性能较差）
◆ 水泥窑挂窑皮性差。
→ MgO-Al2O3-TiO2/ZrO2/Sialon/Alon； → MgO-Al2O3-FeO/SiO2/CaO。
第五章 碱性耐火材料
《耐火材料工艺学》
4）刚玉-尖晶石材料
渣线——耐熔损性； 包壁——抗结构剥落和热剥落 ； 包底——抗结构剥落和热剥落，机械剥落，耐熔损性 。
→→ 材料中MgO=2~8%
Hale Waihona Puke 第五章 碱性耐火材料刚玉——富铝尖晶石
↓
↓
高铝矾土 矾土基尖晶石
↓ MgO-Al2O3-SiO2系
《耐火材料工艺学》
第五章 碱性耐火材料
建议： ◇ 矾土-尖晶石材料基质组成点
【精品文章】纳米镁铝尖晶石(MgAl2O4)的制备方法
纳米镁铝尖晶石（MgAl2O4）的制备方法
镁铝尖晶石（MgAl2O4）是一种熔点高、热膨胀系数小、热导率低、抗热震性好、抗碱侵蚀能力强的材料，主要应用于钢包内衬、平炉炉顶、水泥回转窑烧成带衬砖。
镁铝尖晶石单晶体是一种高熔点、高硬度的晶体材料。
在10GHz 以上的微波段上，镁铝尖晶石单晶的声衰减比蓝宝石或石英低得多，可作为介质制作微波声体波器件。
镁铝尖晶石还具有优良的电绝缘性，且与Si的匹配性能好，其线膨胀系数与Si 相近，因而其外延Si 形成膜的形变小，是一种重要的集成电路衬底材料。
目前，纳米镁铝尖晶石制备方法主要有：金属醇盐法、化学共沉淀法、溶液燃烧合成法和溶胶-凝胶法等。
1、金属醇盐法
金属醇盐法是将金属作为起始原料，分别和一定的醇反应生成金属醇盐，然后将金属醇盐经减压蒸馏、提纯、分馏即可得到纳米尺寸的粉末。
工艺过程如下：
该方法缺点是工艺比较复杂，且容易引入杂质离子，如Na+、Si、C，从而降低了纳米镁铝尖晶石综合性能。
2、化学共沉淀法
化学共沉淀法是指在含有多种金属阳离子的溶液中加入沉淀剂后，可使所有阳离子完全沉淀，再煅烧沉淀物可得到氧化物粉体。
该方法关键点在于调节控制溶液的pH值，使得溶液中的Mg2+和A13+同时沉淀成为
Mg(OH)2和Al(OH)3，然后再煅烧沉淀物，可以实现在相对低的温度下得到MgAl2O4纳米颗粒粉体。
铝镁尖晶石
简介
铝矾土基烧结镁铝尖晶石采用Al2O3含量76%以上的优质矾土和MgO含量95%以上的优质轻烧镁粉，经过多级均 化工艺，在超高温隧道窑中经1800°C以上高温烧结而成 。
的特点
铝矾土基烧结镁铝尖晶石采用Al2O3含量76%以上的优质矾土和MgO含量95%以上的优质轻烧镁粉，经过多级均 化工艺，在超高温隧道窑中经1800°C以上高温烧结而成，体积密度大，矿物相含量高，晶粒发育良好，结构均 匀，质量稳定。镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀，腐蚀、剥落能力强，抗渣性能好，抗磨蚀能力，热震稳定性好， 耐高温等性能特点。是生产水泥回转窑高温带用镁铝尖晶石砖、钢包衬砖、钢包浇注料等耐火产品的理想原料。 镁铝尖晶石广泛用于耐火材料、钢铁冶炼，水泥回转窑及玻璃工业窑炉上 。
合成方法
有电熔法和烧结法两种。电熔合成法是用工业氧化铝或高纯度铝矾土和轻烧氧化镁(含天然的或海(卤〕水载 化镁)按比例配合，在电弧炉中以2200℃左右的高温熔融而成，烧结法是用上述的原料配比，经磨细、混匀、成 球，在回转窑或竖窑中经1800℃以上的高温煅烧。有的在制砖时，将工业氧化铝或高纯度铝矾土熟料磨细后，按 配料要求加入或共同磨细、混练、成型，经高温烧成制成镁铝尖晶石砖，多用于平炉炉顶等部位 。
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铝镁尖晶石
以氧化镁和三氧化铝为原料的晶石
01 简介
03 的应用
目录
02 的特点 04 合成方法
铝镁尖晶石（magnesia-alumina spinel）是指以氧化镁和三氧化铝为原料，经人工合成的尖晶石质耐火原 料。该原料在自然界发现极少，工业用的镁铝尖晶石全是人工合成的。铝矾土基烧结镁铝尖晶石采用Al2O3含量 76%以上的优质矾土和MgO含量95%以上的优质轻烧镁粉，经过多级均化工艺，在超高温隧道窑中经1800°C以上高 温烧结而成。
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石是一种常见的矿物，其主要成分是氧化镁和氧化铝。
由于其特殊的物理和化学性质，镁铝尖晶石被广泛应用于不同领域。
1. 高温材料：由于镁铝尖晶石的高熔点和耐高温性，它被广泛应用于航空航天、核能和化学工业等领域的高温材料制造中，如发动机涡轮叶片、炉窑内衬等。
2. 电子工业：镁铝尖晶石在电子工业中也有广泛应用，例如可用于制造电子管封装、电容器等。
3. 热障涂层：在航空航天领域，镁铝尖晶石被广泛应用于热障涂层中，以保护飞行器在高温环境下的表面。
4. 耐火材料：镁铝尖晶石的优异的耐火性能，使其成为制造耐火陶瓷、砂轮磨料、炉窑衬板等耐火材料的重要原料。
5. 其他应用：此外，镁铝尖晶石还被用于制造铸件、水泥、玻璃、涂料等领域。
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高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石Raymond P.RacherAlmatis Inc.501West Park RoadLeetsdale,PA15056,USARobert W.McConnellAlmatis Inc4701Alcoa RoadBauxite,AR72011USAAndreas BuhrAlmatis GmbH,Olof-Palme-Str.37,D-60439Frankfurt/MainGermany摘要优质钢的生产要求钢在钢包中进行更多的处理。
这对钢包用耐火材料有显著的影响，例如需要透气砖等高性能功能耐火材料。
增加出钢温度，较长的停留时间，侵蚀性更强的二次冶炼等操作的改变要求耐火材料衬更薄，寿命更长。
这些综合因素重新唤起了对镁铝尖晶石研究的兴趣。
镁铝尖晶石已经作为各种类型用于炼钢用耐火材料很多年了。
本文阐述了尖晶石的生产、理化性能和使用性能，也讨论了尖晶石应用的进展情况。
1 引言本文讨论了镁铝尖晶石的结构、性能和应用，尤其描述了镁铝尖晶石在生产洁净钢用耐火材料上的优点。
镁铝尖晶石由于强的抗渣侵蚀性、优良的抗热震性和高温强度高等特点，越来越多的被应用于炼钢用耐火材料。
20世纪60年代中期最初生产的尖晶石耐火材料是通过氧化铝和镁砖中的方镁石的原位反应制备的，用于水泥窑的内衬。
高质量的预合成尖晶石使得发展优质不定形耐火材料和耐火砖成为可能。
2 性能2.1 结构镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种，这种晶体结构称为尖晶石结构。
尖晶石组有二十多种氧化物，但只有很少数是常见的。
尖晶石组的结构式是AB2O4,这里A代表二价金属离子，例如镁、铁、镍、锰和/或锌，B代表三价金属离子，例如铝、铁、铬或锰。
除非特别指明，本文的尖晶石表示MgAl2O4,矿物尖晶石是二元系统MgO–Al2O3的唯一化合物。
尖晶石族矿物的明显特征是，它是一种组分可被替代的固溶体，尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替，而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。
镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替，保持电化学平衡。
因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。
另外，随温度的增加，MgAl2O4相区域增加，尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。
通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。
以后将讨论这一特征，它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。
2.2 物理性能镁铝尖晶石的熔点是2135℃，是熔点较高的耐火材料。
表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。
这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。
MgO和Al2O3生成尖晶石时，密度下降，体积增加，这使我们想到了技术应用上，例如生产浇注料，在浇注料里，MgO和Al2O3原位反应生产尖晶石。
在下面的文章里，我们将更加详细的讨论这些效应和它们对使用性能的影响。
表1尖晶石，MgO和Al2O3的热性能和物理性能[1]尖晶石MgAl2O4方镁石MgO刚玉Al2O3体密(g/cm3) 3.58 3.58 3.99热导率(W/m·K)5.97.16.3热膨胀系数(dL/L.K.10^6)7.613.58.83 制备作为耐火材料原料的尖晶石的天然资源还没有发现，因此尖晶石必须通过合成来制备。
尖晶石生产的两个主要途径是烧结和电熔。
大多数耐火材料使用的尖晶石是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁来合成的。
烧结尖晶石在竖窑中合成，电熔尖晶石在电弧炉中合成。
因为从动力学上说形成固态尖晶石是非常困难的，所以要求原材料很细、反应活性大。
烧结合成尖晶石的优点是它是一个连续的陶瓷过程，喂料速度可控，窑内温度分布均匀，可以生产出晶粒尺寸为30-80µm 和气孔率较低(<3%)的非常匀质的产品。
另一方面，电熔生产尖晶石是一个典型的批量生产过程。
大的晶锭需要很长的冷却时间，导致倒出的晶锭在冷却过程中微观结构不均匀。
外部的尖晶石冷却速度比内部的快，晶体尺寸比内部的小。
杂质因熔点最低集中在晶锭中心。
因此，匀质的电熔尖晶石材料只有通过已加工材料的仔细挑选才能获得。
使用高纯原材料的另一个优点，是所得材料的杂质含量很低 (MgO+Al2O3 >99%), 尤其是氧化硅含量，这样尖晶石的高温性能很好。
矾土基尖晶石已经根据它的几种合成原料进行了评估。
Moore et al[2]在实验室合成的矾土和水铝石基尖晶石与合成的氧化铝基尖晶石相比，表现出高的蠕变速率。
这是由于矾土中杂质(SiO2,TiO2, Fe2O3, 碱金属)在骨料中形成较多的玻璃相。
矾土基尖晶石没有合成氧化铝基尖晶石的性能好，所以它只能用在抗侵蚀性和高温强度要求不高的环境下。
4 产品类型工业尖晶石产品以化学计量比Al2O3/MgO=28.2/71.8作为分界点分为两类，见图1。
富镁尖晶石MR66含有过量MgO,而富铝尖晶石AR78和AR90含有过量氧化铝。
由于尖晶石相区在高达1900°C下，含90% Al2O3的尖晶石相可以生产，并通过快速冷却保持。
在较低温度下，例如炼钢过程的1600°C，AR90的高铝含量变得不稳定，形成了尖晶石和游离刚玉(Al2O3)的混合物。
AR78尖晶石相在1600°C 保持稳定。
对于富镁尖晶石,尖晶石相固溶体更少了，因此MR66含有微量的方镁石（MgO）。
图1氧化镁-氧化铝相图[3]和典型尖晶石性能（安迈）MR66AR78AR90MgO含量(典型值，%)32.0–33.522.0–23.09.0–10.0体积比重(典型值，g/cm3) 3.26–3.29 3.25–3.29 3.38–3.42显气孔率(典型值，%) 1.2-2.0 1.5-2.0 1.5-2.54.1 富镁尖晶石(MR)微量的方镁石可以调控富镁尖晶石的性能和应用。
因为MR66不含游离氧化铝，所以当MR66被加入到镁砖中不会进一步形成尖晶石，不会出现不希望的体积膨胀。
镁砖中加入MR66，例如水泥窑用镁砖，会明显提高镁砖的抗热震性(TSR)，在世界各地它取代了铬矿的加入，解决了含铬耐火材料的有害问题。
因为尖晶石比方镁石的热膨胀系数小，这导致了微裂纹的产生，阻碍了裂纹的扩展，所以提高了TSR。
由于MR66中的微量的MgO的存在，使得富镁尖晶石不能用于含水系统（例如浇注料）。
因为方镁石的水化会生成水镁石(Mg(OH)2), 它的体积改变会导致浇注件中裂纹的产生。
富镁尖晶石用于水泥窑，尤其是在灰圈和烧成区部位。
4.2富铝尖晶石富铝尖晶石在尖晶石中的比例最大，因为它被用作炼钢用耐火材料的组分。
主要利用它的两个性能：热性能（例如高温强度和抗热震性的提高）和对炼钢渣的抗侵蚀性。
高铝浇注料中加入高纯富铝尖晶石可以明显提高高温强度，如图2所示。
图2 含尖晶石的高铝浇注料的高温抗折强度通常使用的材料中尖晶石的质量分数为15%-30%,相应于MgO的质量分数为4%-10%。
Franken等人[4]报道了关于烧结尖晶石耐火材料应用的最新进展，例如在钢包上的应用，高硅(1.0%SiO2)尖晶石砖的寿命比低硅(<0.1%SiO2)尖晶石砖的寿命缩短了60%。
这表明，材料的高性能只能寄希望于高纯的合成原材料。
图3 AR78晶粒组成和抗渣侵蚀反应富铝尖晶石的抗渣性是最重要的一个性能，也是炼钢用耐火材料使用尖晶石的首要原因。
对于富铝尖晶石，例如AR78和AR90，氧化铝含量分别为78%和90%, 渗透渣的低熔点和低黏度组分如MnO和FeO复合进入尖晶石的晶体结构(或者在晶格空位，或者置换MgO)(图3).因为渣中FeO和MnO减少，渣黏度增加，渣的渗透和侵蚀趋势就减弱。
图4 AR90 晶粒组成和抗渣侵蚀反应对于超富铝尖晶石，例如AR90,富铝尖晶石固溶体在炼钢温度下变得不稳定，氧化铝从尖晶石中释放，见图4。
氧化铝和渣中的CaO反应形成晶间相，六铝酸钙(CA6)。
CA6熔点高(熔点为1875°C),另外该反应还引起体积膨胀，导致了耐火材料表面气孔率的降低，减少了渣渗透的趋势。
使用碱度(C/S)为2.3和0.3的渣，在感应炉中，于1600℃下进行抗渣试验。
浇注含尖晶石和不含尖晶石的耐火材料，放置在感应炉的内衬上。
试验完成后，选择试样条观察渣渗透和渣侵蚀情况。
结果如图5所示。
可以看出，在苛刻的渣侵蚀条件下，含尖晶石耐火材料表现出超好的性能。
加入尖晶石的试样在金属/渣界面上，渣渗透和渣侵蚀明显减少了。
耐火材料抗渣侵蚀性的优化，与所加入尖晶石的粒度和类型非常相关。
AR78尖晶石细粉最有效的促进了抗渣侵蚀性，也改善了热性能，例如高温强度。
它使我们注意到加入具有相似质量百分数的尖晶石粗颗粒不能把性能提高到同一等级上。
因此,细度为45µm和20µm的AR78产品使人们最为关注。
如果AR90尖晶石代替配方中的板状刚玉粗颗粒，不能进一步提高性能。
长期的市场经验已经证实了AR78细粉和AR90粗颗粒对氧化铝浇注料非常有益。
图5 抗渣侵蚀测试-感应炉Itose et al[5]作了相似的报道，向氧化铝-尖晶石浇注料中加入尖晶石细粉提高抗渣侵蚀性和渗透性。
他们比较了含有20%的尖晶石细粉的尖晶石浇注料，观察到抗渣侵蚀性和渗透性降低了约40-50%。
4.3 预合成尖晶石和原位生产尖晶石的对比可能是为了降低成本有些浇注料中加入原位尖晶石。
然而，这个方案有很大的缺点。
氧化镁和氧化铝反应生成尖晶石会引起很大的体积膨胀。
理论上，基于相应的密度计算，体积膨胀将是13%。
然而，实际上，这个膨胀大约为5%,对于在不产生裂纹情况下调节显微结构还是太大了。
硅灰的加入常被用于促进液相烧结，产生一些局部变形来抵消体积膨胀。
然而残余玻璃相对热态强度有很大的影响，见表2。
表2预合成尖晶石和原位生成尖晶石对热机械性能的影响(RUL是0.2MPa下的荷重软化温度)图6 可以看出，尖晶石的加入和硅灰的使用对热机性能的明显的影响。
对于钢包包壁，尖晶石原位生成浇注料表现出优异的性能。
原位反应生成尖晶石引起的体积膨胀被认为有益于表面的致密化。
加入的氧化硅形成的液相增加了浇注料的韧性，这有益于钢包在加料和出料过程中避免钢包壁产生裂纹。
一般来说，因为钢包包壁比钢包底受到的侵蚀少，尖晶石原位生成浇注料的较低的热态强度就不存在太大的问题。
然而，较差的出钢经验和/或较大范围的搅拌会明显增加对包壁的侵蚀，氧化硅含量较高的尖晶石原位生成浇注料将表现出较高的侵蚀速率。
对于预制件，尖晶石原位反应的配方不可取，因为氧化镁的水化将导致严重的后果。
而且，许多预制件用于高侵蚀区域，例如冲击区、透气砖和座砖。
尖晶石原位反应配方较低的抗侵蚀性能会减少寿命和增加操作成本。