镁铝尖晶石的知识介绍

镁铝尖晶石抗渣侵蚀性、抗热震性好和高温强度高的特殊性能，使其广泛应用于炼钢用耐火材料。优质预合成尖晶石的制取为不定形及定形高纯耐火材料的生产提供了新的原料。

合成尖晶石的两个主要方法是烧结法和电熔法。多数尖晶石材料是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁制成，即在竖窑烧结和在电弧炉内电熔。烧结尖晶石的优势是该工艺是一个连续的陶瓷化过程，控制窑中给料速度和均衡的温度分布，产生非常均匀的晶体尺寸为30-80μm及低气孔率(<3％)的产品。电熔法生产尖晶石是有代表性的间歇操作，大浇注块需要延长冷却时间，浇注块的冷却导致显微结构的不均匀，由于冷却较快，外部的尖晶石晶体比里面的小，低熔点杂质集中在中心处，因此，需要对电熔尖晶石原料进行分选均化。

使用高纯原料生产尖晶石的另一个优势是尖晶石骨料中的杂质含量低(MgO+A1203>99％)，尤其是SiO2含量低，使其具有很好的高温性能。矾土基尖晶石没有合成氧化铝基尖晶石的性能好，只能用在对抗侵蚀性能及高温强度要求不高的部位。

富镁(MR)尖晶石

富镁尖晶石中微量方镁石的存在影响了尖晶石的特性和应用。由于富镁尖晶石MR66不含游离氧化铝，这种尖晶石添加到镁砖中后不再生成尖晶石并发生体积膨胀，添加MR56的镁砖用于水泥回转窑可显著地改变抗热震性能并能够取代铬矿石。改变抗热震性能的机理是尖晶石比方镁石有较低的热膨胀。

MR66中微量MgO影响了其在含水材料中的应用，如浇注料，由于方镁石的水化可能产生水镁石(Mg(OH)2)，使浇注块发生体积变化．导致裂纹的产生。富镁尖晶石可应用于水泥窑，尤其是风口和高温带。

富铝(AR)尖晶石

用富铝尖晶石生产的耐火材料在钢铁生产中的用量最大。两个主要的特性增加了富铝尖晶石的应用：即可提高材料高温强度和抗热震性，抗钢渣侵蚀性。氧化铝浇注料中添加高纯富铝尖晶石明显改变高温强度。

尖晶石耐火材料中尖晶石的含量一般为15％-30％(对应4％-10％的MgO)。近来的研究认为，在钢包用烧成尖晶石耐火材料中，低硅(<0.1％SiO2)与高硅(1.0％SiO2)尖晶石砖相比，钢包寿命减少60％。这证明了理想的性能只能寄希望于高纯合成材料。

预合成尖晶石与原位形成尖晶石的对比

浇注料中原位生成尖晶石可降低生产成本，但是这种方法也有不足的地方。氧化铝和氧化镁反应生成尖晶石时会有明显的体积膨胀，根据相对致密结构的理论计算，其体积膨胀可达到13％，而实际上体积膨胀约是5％，这一值仍然偏高，不能避免结构裂纹的产生。硅粉添加剂(如硅微粉)常常被用来促进液相烧结，并允许一些局部的变形抑制体积膨胀。然而，残余的玻璃相对高温强度将产生很大的影响。

尖晶石浇注料在钢包壁有较好的使用效果。由于原位尖晶石形成时的体积膨胀影响到表面层的致密度。同时，二氧化硅添加剂形成的液相增加了浇注料的机械弹性，这可避免热钢包运转过程中炉衬产生裂纹。通常，钢包壁比钢包底部受到的侵蚀程度要小，受原位尖晶石浇注料较低高温强度的影响不大。然而，不良的出渣习惯和大范围搅动会对包壁产生较强的侵蚀，而且二氧化硅含量高的尖晶石耐火材料表现出较高的侵蚀速率。

添加尖晶石可明显地提高氧化铝耐火材料的性能及炉衬的成本效益，尖晶石的典型应用是钢包衬、冲击垫、透气砖和座砖、水口、挡渣堰、喷枪和滑板。尖晶石也应用于玻璃工业用耐火材料。

为了对比高纯合成原料及尖晶石材料的成本价格费用，以200t钢包为例建立了费用计算模型(见表)，从表中看出，虽然高纯、合成原料基耐火材料的价格与天然原料相比是比较高的，但其性能优良，提高了炉衬寿命，减少了吨钢单耗费用。

用5t高铝浇注料浇注的200t钢包底费用计算模型

优质预合成镁铝尖晶石改变了耐火材料在各种应用中的性能。富镁尖晶石起初被用于氧化镁质耐火材料，广泛使用在水泥窑，自从高纯富铝烧结尖晶石在九十年代开始使用以来，尖晶石对氧化铝质耐火材料、尤其是不定形耐火材料的重要性提高了，明显地改变了钢铁工业用耐火材料的抗渣性能和热力学性能，解决了耐火材料的成本效益问题。小颗粒尖晶石添加剂在配比中显示出了很好的效果。近来的研究方向是研制低膨胀、可泵送氧化铝尖晶石浇注料，不需要添加硅灰，并可保持高纯尖晶石耐火材料的优势。

采用新研制的具有减少膨胀趋势的反应生成氧化铝-尖晶石产品作为高纯氧化铝材料有利于开发出新的应用工艺，如可泵送和喷射施工的材料。