镁铝尖晶石的耐火材料合成

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。

尖晶石合成原理尖晶石是一种非常重要的矿石，其合成原理一直备受人们的关注。

尖晶石的合成是通过一系列的化学反应和物理过程实现的，下面将详细介绍尖晶石的合成原理。

尖晶石的合成离不开高温高压的环境。

在实验室中，我们通常使用高温炉和高压容器来模拟这种环境。

通过调节温度和压力，可以控制尖晶石的形成过程。

尖晶石的合成主要有两个步骤：前驱体的合成和尖晶石的晶体生长。

前驱体的合成是尖晶石合成的第一步。

通常，我们会选择一些金属离子作为前驱体，比如铝离子和镁离子。

这些离子会和一些氧化剂反应，形成金属氧化物。

这些金属氧化物就是尖晶石合成的前驱体。

尖晶石的晶体生长是尖晶石合成的第二步。

在高温高压的环境下，前驱体会发生一系列的化学反应和物理过程，最终形成尖晶石的晶体结构。

这个过程需要一定的时间和条件，如温度、压力和溶液的浓度等。

尖晶石的合成过程是一个复杂的过程，需要严格控制各种条件以保证合成的成功。

同时，尖晶石的合成还受到许多因素的影响，比如反应物的浓度、反应温度和反应时间等。

只有在合适的条件下，才能得到纯净且结晶完美的尖晶石。

尖晶石的合成原理不仅在实验室中有重要应用，也在工业生产中起着关键作用。

尖晶石可以用于制备各种材料，比如电子元件、光学器件和陶瓷材料等。

因此，深入了解尖晶石的合成原理对于推动材料科学的发展具有重要意义。

通过对尖晶石合成原理的研究，人们可以更好地控制尖晶石的合成过程，提高尖晶石的合成效率和质量。

这不仅有助于科学研究的进展，也为工业生产提供了有力支持。

相信在不久的将来，尖晶石的合成技术将得到进一步的突破和应用。

耐火材料现有原材料加工工艺的优化和改进在现有原材料的基础上对生产工艺进行优化和改进，或选择全新的生产工艺，从而使原材料具有改进的特性或低的成本。

近期这方面的进展较多，下面从工艺角度，包括改进生产工艺、添加生产工序和采纳全新生产工艺等方面分别予以简单介绍。

1改进生产工艺工艺改进是在原材料现有工艺基础上，通过调整工艺参数、添加外加剂等，使原材料具有特别的性能或性能更为稳定。

这方面的例子有：1.1具有增塑性的煅烧氧化铝在传统的喷补料中，通常加入含SiO2的物质如硅灰和软质粘土等（称之为增塑剂）来改善喷补料的流变性，从而加添喷补料的粘性和削减物料反弹。

当采纳铝酸盐水泥作为结合剂时，加入含SiO2的增塑剂由于低熔物相的形成会降低材料的高温性能，从而降低喷补料的使用寿命。

某厂家的CT10SG型煅烧氧化铝是一种可以取代硅灰和软质粘土的新型增塑剂，它具有高的比表面积（13m/g），d50为3m，并且具有独特的保水性能，可以加添喷补料的粘性。

1.2易施工活性氧化铝刚玉和尖晶石基高性能高纯泵送浇注料的关键技术问题是在低加水量的情况下具有可泵送本领。

但一般刚玉和尖晶石质高纯浇注料在不含硅微粉时，浇注料的剪切应力过大，有时还存在严重的胀性现象，使得浇注料的加水混合和泵送变得困难。

虽然二氧化硅微粉的加入可使浇注料获得理想的流变性（较低的屈服应力和塑性粘度），可以实现泵送，但它将降低高温下的热机械性能和抗侵蚀性。

国外某公司开发了新型氧化铝微粉，使得浇注料在双活塞泵的极大压力下也能表现出适合的流变行为。

1.3抗老化铝酸盐水泥“老化”是浇注料干混料在保存期间，水泥、浇注料原材料以及保存环境氛围之间相互作用，对水泥反应以及浇注料性能影响的通称。

老化导致浇注料施工性能变化，如硬化和脱模时间延长。

依据铝酸盐水泥老化机理的讨论，某水泥厂家在原铝酸钙水泥的基础上开发了新型铝酸钙水泥。

这种新的水泥基本性能同原铝酸钙水泥相当，但能够有效防范老化，为低水泥浇注料供给一个稳定的施工性能，延长浇注料的保存期。

第 54 卷第 5 期2023 年 5 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.5May 2023活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理全正煌，王周福，刘浩，马妍，王玺堂，董云洁，邓承继(武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉，430081)摘要：为寻找无铬化耐火材料在铜冶金领域的替代材料，制备高致密度镁铝尖晶石材料，探究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀机理。

采用轻烧氧化镁与工业氧化铝为主要原料，经不同轻烧温度合成活性镁铝尖晶石，并对其烧结性能进行表征，利用静态坩埚法，研究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀能力。

研究结果表明：合成的活性镁铝尖晶石原料的晶粒粒径小，烧结活性高的标准活性镁铝尖晶石原料的最适宜轻烧温度为1 400 ℃。

所合成活性尖晶石原料在1 750 ℃保温3 h 后可烧结合成致密尖晶石材料，致密尖晶石材料中尖晶石晶粒发育良好，呈致密镶嵌结构，晶粒分布均匀，平均粒径在7.26 μm 左右，材料密度达3.29 g/cm 3，显气孔率为3.53%。

镁铝尖晶石与铜熔炼渣反应可形成液相与Mg(Fe 2+)Al(Fe 3+)2O 4尖晶石相；且材料致密化程度对抗渣渗透起关键作用，对比传统工业上应用的电熔尖晶石原料，所合成出的活性尖晶石表现出较高烧结活性，可提高材料致密化程度，从而提高材料抗渣渗透能力。

关键词：轻烧温度；活性镁铝尖晶石；致密化；铜熔炼渣中图分类号：TB35 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）05-1720-10Synthesis of active magnesium aluminate spinel and corrosionresistance to copper smelting slagQUAN Zhenghuang, WANG Zhoufu, LIU Hao, MA Yan, WANG Xitang,DONG Yunjie, DENG Chengji(The State Key Laboratory of Refractory and Metallurgy, Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081, China)Abstract: In order to find the replacement of chromium-free refractory in copper metallurgy, high density magnesium aluminate spinel material was prepared and the corrosion resistance mechanism of spinel material to copper smelting slag was investigated. The light burning magnesium powder and industrial alumina were prepared as the main raw materials. The influence of light burning temperature on the synthesis of active spinel was收稿日期： 2022 −04 −28； 修回日期： 2022 −07 −03基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U21A2057，U20A20239)；湖北省重点研发计划项目(2021BAD002)(Projects(U21A2057, U20A20239) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2021BAD002) supported by Key Research and Development Project of Hubei Province)通信作者：王周福，博士，教授，从事新型耐火材料服役性能研究；E-mail ：****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.05.007引用格式： 全正煌, 王周福, 刘浩, 等. 活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(5): 1720−1729.Citation: QUAN Zhenghuang, WANG Zhoufu, LIU Hao, et al. Synthesis of active magnesium aluminate spinel and corrosion resistance to copper smelting slag[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(5): 1720−1729.第 5 期全正煌，等：活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理researched, and the sintering properties of the active spinel were characterized. The static crucible method was used to investigate the corrosion resistance mechanism of magnesium aluminum spinel to copper smelting slag.The results showed that the optimum light burning temperature of the synthesis of active spinel with small grain size and high sintering activity is 1 400 ℃. The compact spinel material is sintered at 1 750℃ for 3 h using active spinel, which has uniform grain size distribution of 7.26 μm, and bulk density of 3.29 g/cm3, and apparent porosityof 3.53%. The liquid phase and Mg(Fe2+)Al(Fe3+)2O4spinel phase can be formed by the reaction of magnesiumaluminate spinel with copper smelting slag. The densification degree of the material plays a key role in the resistance to slag penetration. Compared with the fused spinel raw material used in traditional industry, the synthesized active spinel shows higher sintering activity, which can improve the densification degree of the material and thus improve the resistance to slag penetration of the material.Key words: light burning temperature; active magnesium aluminate spinel; densification; copper smelting slag有色金属铜的冶炼在国民经济中占有极其重要的地位，由于火法炼铜法具有对原料适应性强、能源消耗低和生产效率高等一系列优点[1−3]，因此目前大部分铜冶炼工艺为火法冶炼。

尖晶石熔点
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，其熔点为2135℃，耐火度约为1900℃。

尖晶石可用热处理改善颜色。

蓝色尖晶石在900℃变成绿色，加热到1200℃变成黄色，这种改色效果稳定。

它具有很高的耐热性和耐摔性，由于它的质地坚硬，且颜色丰富，所以在市场上的价格比较高。

由于它的美丽和稀少，断口面主要呈玻璃光泽，内部比较通透，它也是世上最美丽的宝石之一。

尖晶石是一种比较古老且坚硬的宝石，由于里面含有的金属元素含量不同，所以呈现出不同的颜色，常见的有红色、粉红色、紫红色、无色、蓝色等。

尖晶石的断口面主要呈玻璃光泽，内部比较通透，常以微透明或者透明居多，若是品相好点的话，可以达到高档宝石的级别。

电容镁铝尖晶石砖-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电容镁铝尖晶石砖是一种特殊的陶瓷材料，由氧化镁、氧化铝和氧化钛等多种元素组成。

它具有优异的电性能和物理性质，被广泛应用于电子领域和高温工作环境中。

本文将详细介绍电容镁铝尖晶石砖的制备方法、物理性质以及应用领域，并对其未来的发展进行展望。

电容镁铝尖晶石砖的制备方法是通过特定的化学反应和烧结工艺来获得。

其中包括了原料的选择、混合、成型和烧结等步骤。

通过精确控制和优化这些步骤，可以获得具有良好结晶性和致密度的电容镁铝尖晶石砖。

电容镁铝尖晶石砖具有很多出色的物理性质。

首先，它具有低介电常数和低介电损耗，这使得它在高频电路和微波设备中得到广泛应用。

其次，它具有优异的导热性能和高温稳定性，能够在高温工作环境下保持良好的性能。

此外，电容镁铝尖晶石砖还具有较高的机械强度和耐磨性，能够承受复杂的机械应力和环境侵蚀。

电容镁铝尖晶石砖在多个领域都有广泛的应用。

首先，在电子领域，它被用作电容器的介质材料，能够提供低损耗、高工作频率和高电容性能。

其次，在高温工作环境中，电容镁铝尖晶石砖可用于制造高温电阻器和热敏元件，能够在极端的温度条件下保持良好的电性能。

此外，它还可以用于制造微波陶瓷器件、传感器和压电元件等。

总之，电容镁铝尖晶石砖具有独特的制备方法、优异的物理性质和广泛的应用领域。

通过进一步研究和优化，相信电容镁铝尖晶石砖在电子领域和高温工作环境中的应用将会得到进一步的拓展和发展。

我们对电容镁铝尖晶石砖的未来充满了期待，相信它将会为电子技术的发展和高温工况下的工业应用带来更多的创新和突破。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕电容镁铝尖晶石砖展开详细的阐述和分析。

为了使读者更好地理解和把握文章内容，本文将分为三个主要部分：引言，正文和结论。

在引言部分，将对电容镁铝尖晶石砖进行概述，介绍其制备方法、物理性质以及应用领域。

首先，我们将概述电容镁铝尖晶石砖的基本情况，包括其组成成分、晶体结构等。