耐火材料第六章 尖晶石耐火材料
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【原料】环境友好型耐火材料之网红---镁铝尖晶石;1.原料性质铝矾土基烧结镁铝尖晶石采用Al O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,矿物相含料。
镁铝尖晶石属于等轴晶系矿物,n=1.715,硬度=8,相对密3.55。
高纯的镁铝尖晶石无色,但含微量Cr3+时呈红色,含Cr 3+大于15%时呈绿色,含少量Fe3+时为草绿色,含Fe2+时呈天蓝色。
自然条件下形成的镁铝尖晶石晶体的化学稳定性很好,因而常见于漂砂矿床中。
发育良好、成分纯净的镁铝尖晶石晶体不水化,也不与酸反应。
2.烧结镁铝尖晶石MgO -Al2O3系统的相图如图6-9所示,系统中唯一的二元化合物为镁铝尖晶石MA。
镁铝尖晶石对 MgO和Al2O3的固溶范围很宽。
在2000°C左右,镁铝尖晶石可以固溶约10%的MgO,或者高达 20%的Al2O3。
尖晶石的合成反应可以看成半径较大的氧离子近似不动,而铝、镁离子在氧离子堆积体内相互扩散的过程。
合成中,氧化镁和氧化铝接触反成形成镁铝尖晶石中间层,镁铝尖晶石中间层靠近方镁石的部分为富镁尖晶石,靠近氧化铝的部分为富铝尖晶石,中间的部分则为Mg2+、Al3+的扩散通道。
合成时,以轻烧镁粉、工业氧化铝或优质矾土为原料,经配合、磨细、成型、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:增大原料细度、提高成型压力、升高合成温度都有利于合成反应。
换句话说,减小扩散距离、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。
我国黑色冶金工业标准YB/T 131—1997规定了烧结镁铝尖晶石砂的技术条件,见表6-25。
3.电熔镁铝尖晶石电熔镁铝尖晶石采用轻烧镁粉、工业铝氧或优质矶土为原料,经配合、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。
镁铝尖晶石的耐火材料合成固相法是最常用的一种合成方法。
其合成步骤包括三个关键步骤:粉末混合、烧结和煅烧。
首先,将镁铝氧化物粉末按照一定的配比混合均匀,一般采用球磨机进行粉末混合。
接下来,将混合后的粉末进行烧结,这是将混合的粉末通过高温下的压力加热至一定温度,使其在固态下反应生成尖晶石相的过程。
最后,对烧结后的样品进行煅烧处理,以进一步增强材料的致密性和力学性能。
溶胶-凝胶法是一种新兴的合成方法,主要步骤包括溶胶制备、凝胶形成和热处理。
首先,在溶剂中溶解适量的镁和铝的源。
然后,通过控制溶液的pH值、温度和浓度等条件,形成凝胶。
最后,将凝胶进行热处理,即在一定温度下进行干燥和煅烧,使其形成尖晶石结构。
电化学合成法通常通过电解电池在一定电流和电压下产生离子反应,促进尖晶石相的形成。
其合成步骤包括电解液制备、电解反应和电沉积。
首先,将镁铝的源物质溶解在电解液中,制备电解液。
然后,将阳极和阴极置于电解液中进行电解反应。
在电解的过程中,通过调控电流和电压,促使离子在电解液中形成尖晶石相的沉积层。
水热合成法是一种研究较早的合成方法。
其合成过程是通过在水热条件下,利用热力学原理和化学相互作用,使镁铝的源物质逐渐沉积形成尖晶石晶体。
水热合成的关键参数包括反应温度、反应时间和反应介质的化学性质等。
总结而言,镁铝尖晶石的耐火材料合成主要包括固相法、溶胶-凝胶法、电化学合成法以及水热合成法。
每种方法都有其适用的领域和优势,实际应用中需要根据具体情况选择合适的合成方法。
镁铝尖晶石的耐火材料合成
镁铝尖晶石(Mg-Al-Spinel)是一种常用的高温耐火材料,它具有良
好的热稳定性、耐腐蚀性和化学稳定性,在高温环境下具有良好的绝缘性能。
对于高温耐火材料,最重要的是它们具有良好的耐火性能,因此,有
必要深入了解镁铝尖晶石合成的耐火材料。
首先,镁铝尖晶石合成的耐火材料的基本成分是硅、镁和铝,它们可
以通过熔炼、混合和烧结制备而成。
熔炼时先将硅和铝加入高熔点的镁,
使它们完全溶解,然后将溶液冷却,当温度适当时,就可以形成一定的粒
度的镁铝尖晶石,这样就能成功地完成合成。
其次,混合的成分是镁、铝和硅,它们都具有较高的熔点,因此需要
高温熔炼,才能得到镁铝尖晶石的粉末。
混合的比例要求是Mg:Al:Si
=2:1:4,这样才能保证合金的性能。
由于镁铝尖晶石的成分是固溶体,所以混合前应该先将镁、铝和硅熔炼分别,并将混合温度降到合适的温度,这样就能保证得到质量较好的尖晶石粉末,有利于表面的烧结。
最后,将混合的尖晶石粉末重新加热,在适当的温度和压力下,它们
可以形成原子之间紧密的等位结构,这可以有效地提高材料的抗高温腐蚀
性能,从而得到最终的高温耐火材料。
镁铝尖晶石质耐火材料发展历史
镁铝尖晶石质耐火材料是一种具有优异耐火性能的复合材料,其
发展历史可以追溯到20世纪初。
最初,人们对耐火材料的需求日益增长,特别是在冶金、玻璃、
水泥等工业领域的高温环境中。
然而,传统的耐火材料,如石膏、粘
土等存在耐火性能差、工艺复杂以及易破碎的问题,无法满足工业生
产的需求。
为了解决这一问题,科学家们开始研究新型耐火材料,并在20
世纪20年代初期,发现了镁铝尖晶石这一具有良好耐火性能的矿石。
镁铝尖晶石是一种由镁铝氧化物组成的结晶相,具有高熔点、低热膨
胀系数和出色的化学稳定性。
随着对镁铝尖晶石的深入研究,科学家们发现其晶体结构独特,
可以通过添加适量的稀土元素或其他添加剂,进一步提高材料的耐火
性能和热震稳定性。
这些添加剂可以改变材料的晶体结构、减少晶体
间的热应力,并提高材料的抗渣蚀性能和抗侵蚀能力。
20世纪后半叶,随着材料科学的发展和工业技术的进步,镁铝尖晶石质耐火材料得到了广泛应用。
它被广泛用于高温炉窑、热处理设备、玻璃熔炉等工业领域,为工业生产提供了稳定可靠的耐火保护。
目前,镁铝尖晶石质耐火材料在耐火材料领域具有重要地位,并
且不断推动着耐火材料技术的发展。
随着科技的进步,人们对高性能、多功能的耐火材料的需求也在不断增加,传统的镁铝尖晶石材料正在
不断优化和改进,以满足新的工业需求。
1 / 72 / 73 / 7北国风光,千里冰封,万里雪飘。
望长城内外,惟余莽莽;大河上下,顿失滔滔。
4 / 7山舞银蛇,原驰蜡象,欲与天公试比高。
须晴日,看红装素裹,分外妖娆。
江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武,略输文采;唐宗宋祖,稍逊风骚。
一代天骄,成吉思汗,只识弯弓射大雕。
俱往矣,数风流人物,还看今朝。
三字经人之初,性本善。
性相近,习相远。
苟不教,性乃迁。
教之道,贵以专。
昔孟母,择邻处。
子不学,断机杼。
5 / 7窦燕山,有义方。
教五子,名俱扬。
养不教,父之过。
教不严,师之惰。
子不学,非所宜。
幼不学,老何为。
玉不琢,不成器。
人不学,不知义。
为人子,方少时。
亲师友,习礼仪。
香九龄,能温席。
孝于亲,所当执。
融四岁,能让梨。
弟于长,宜先知。
首孝悌,次见闻。
知某数,识某文。
一而十,十而百。
百而千,千而万。
三才者,天地人。
三光者,日月星。
三纲者,君臣义。
父子亲,夫妇顺。
曰春夏,曰秋冬。
此四时,运不穷。
曰南北,曰西东。
此四方,应乎中。
曰水火,木金土。
此五行,本乎数。
十干者,甲至癸。
十二支,子至亥。
曰黄道,日所躔。
曰赤道,当中权。
赤道下,温暖极。
我中华,在东北。
曰江河,曰淮济。
此四渎,水之纪。
曰岱华,嵩恒衡。
此五岳,山之名。
6 / 7曰士农,曰工商。
此四民,国之良。
曰仁义,礼智信。
此五常,不容紊。
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