[科普中國]-尖晶石耐火材料

尖晶石指的是相同結(jié)構(gòu)的一類礦物，化學(xué)通式可表示為AO·R2O3，其中A代表二價(jià)元素離子，可以是Mg2+ 、Fe2+等；R為三價(jià)元素，可以是Al3+、Fe3+、Cr3+等。它們大部分都以同晶型固溶體的形式存在，所有尖晶石借晶格膨脹形成固溶體，尖品石耐火材料按其所用的原料及其組成可分為鉻磚、鉻鎂磚、鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石耐火材料。它是一類重要的中性或羽破性耐火材料，廣泛地用于高溫工業(yè)窯爐、平爐、電爐、鋼包、爐外精練，水泥回轉(zhuǎn)窯、玻璃窯蓄熱室、煉銅爐等。

分類尖晶石是指結(jié)構(gòu)上基本相同的類礦物，這些相同礦物都以相同的晶型固溶體的形式存在，天然的尖晶石很少見，工業(yè)化生產(chǎn)使用的尖晶石全部是人工合成的產(chǎn)品，此類耐火材料屬于中高檔的耐火材料。煉鋼常用的主要是鎂鋁尖晶石耐火材料和鎂鉻磚，鉻鎂磚是煉鋼過程中較為理想的耐火材料之一。按照Bartha的分類方法，尖晶石耐火材料可以分為以下三類:

(1) Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30%的，稱作方鎂石-尖晶石耐火材料。

(2) Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%~68%之間的，稱作尖晶石-方鎂石耐火材料。

(3) Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在68%~73%之間的，稱作尖晶石耐火材料。1

制備方法(1)兩步法煅燒制備。第一步，在1100~1140℃煅燒原料，合成活性尖晶石粉；第二步，經(jīng)過重新粉碎、研磨、成型和燒結(jié)，得到致密的燒結(jié)體。

(2)濕化學(xué)法。采用濕化學(xué)方法，如氫氧化物共同沉淀法、堿土金屬無機(jī)鹽或有機(jī)鹽的溶膠-凝膠法噴霧干燥法和冷凍干燥法等，可成功制備高純尖晶石粉末。

(3)高能球磨法。高能球磨法最初用來制備納米材料，隨著研究的不斷深人，現(xiàn)被用來合成尖晶石材料。利用機(jī)械能直接參與或引發(fā)化學(xué)反應(yīng)是一種新思路。高能球磨后，材料的比表面積增大，晶格發(fā)生畸變，表面會(huì)產(chǎn)生許多破鍵，使粉末內(nèi)部存儲(chǔ)大量的變形能和表面能。這樣，一方面可降低燒結(jié)溫度，另一方面，由于長時(shí)間粉磨，會(huì)促使非晶態(tài)物質(zhì)的形成。1

使用特點(diǎn)鋼水精煉過程中使用的尖晶石耐火材料主要分為尖晶石磚和尖晶石澆注料兩種。在顯微結(jié)構(gòu)上，尖晶石礦物均勻地分布在方鎂石中，晶體尺寸在5~20μm之間，故鎂鋁尖晶石磚的熱震穩(wěn)定性和抗渣性較好。

理想的尖晶石的成分為：Al2O38%~20%，CaO0.5%~1.0%，F(xiàn)e2O30.2%~0. 8%，SiO2