耐火材料與燃燒概論4

第4章堿性及尖晶石耐火材料

堿性耐火材料是化學(xué)性質(zhì)呈堿性的耐火材料，一般指氧化鎂、氧化鎂與氧化鈣或氧化鈣為主要化學(xué)成分的耐火材料。目前，常用的堿性耐火材料的主要品種有鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂鋁質(zhì)及鎂鋯質(zhì)耐火材料。這類(lèi)耐火材料的耐火度都很高，抵抗堿性渣的能力很強(qiáng)，是煉鋼堿性轉(zhuǎn)爐、電爐、混鐵爐、許多有色金屬的火法冶煉爐中使用最廣泛且最重要的一類(lèi)耐火材料，也是玻璃熔窯蓄熱室、水泥窯等高溫帶最常用的耐火材料。

尖晶石質(zhì)耐火材料是指以鎂鋁尖晶石、鎂鉻尖晶石及復(fù)合尖晶石為主晶相的耐火材料，屬中性。這類(lèi)耐火材料的礦物組成、結(jié)構(gòu)和許多性質(zhì)同鎂質(zhì)耐火材料中的一些品種相近，在對(duì)耐火材料進(jìn)行分類(lèi)時(shí)常將它們劃在一起。耐火材料與燃料燃燒講義14.1.1鎂質(zhì)耐火材料的分類(lèi)4.1鎂質(zhì)耐火材料

以氧化鎂為主要成分和以方鎂石為主要晶相的耐火材料統(tǒng)稱(chēng)為鎂質(zhì)耐火材料。

鎂質(zhì)耐火制品主要是鎂磚。鎂磚的種類(lèi)有燒成鎂磚和不燒鎂磚。燒成鎂磚按結(jié)合方式可分為硅酸鹽結(jié)合鎂磚、直接結(jié)合鎂磚和再結(jié)合鎂磚。不燒鎂磚按結(jié)合方式可分為化學(xué)結(jié)合鎂磚和瀝青結(jié)合鎂磚等。不燒鎂質(zhì)制品中，以熔融鎂砂制成的制品也常稱(chēng)為熔融鎂質(zhì)制品。按化學(xué)組成，燒成鎂磚可分為：

(1)普通鎂磚：以燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成，MgO含量91%左右，以硅酸鹽結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。這是一種生產(chǎn)和使用最為廣泛的鎂質(zhì)耐火制品。

耐火材料與燃料燃燒講義2

(2)直接結(jié)合鎂磚：以高純燒結(jié)鎂砂為原料，經(jīng)燒結(jié)制成的，MgO含量95%以上，是方鎂石晶粒間直接結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

(3)鎂鈣磚：以高鈣的燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成，CaO含量6%-10%，CaO/SiO2分子比≥2，是硅酸二鈣結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

(4)鎂硅磚：以高硅的燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成，SiO2含量5%-11%，CaO/SiO2分子比<<1，是鎂橄欖石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

(5)鎂鋁磚：以燒結(jié)鎂石為主要原料、并加入適量富含Al2O3的材料，經(jīng)燒結(jié)制成，含Al2O35%-10%，是鎂鋁尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)制品。

(6)鎂鉻磚：以燒結(jié)鎂石為主要原料、并加入適量鉻礦，經(jīng)燒結(jié)制成，含Cr2O38%-20%，是鎂鉻尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)制品。耐火材料與燃料燃燒講義34.1.2鎂質(zhì)耐火材料的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.1.2.1主晶相

鎂質(zhì)耐火材料的主要成分是氧化鎂，其主晶相是方鎂石。許多鎂質(zhì)耐火制品中還含有硅酸鹽或尖晶石及一些其他組分。但是，主晶相方鎂石的性狀及其在高溫下的行為，直接控制著鎂質(zhì)耐火材料的性能。

(1)方鎂石。方鎂石多由煅燒碳酸鎂制得，如煅燒由碳酸鎂構(gòu)成的菱鎂礦在1000℃左右即可獲得方鎂石。有的國(guó)家和地區(qū)也由海水提取。

方鎂石是氧化鎂唯一的結(jié)晶形態(tài)，屬等軸晶系，NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。晶格常數(shù)和真密度分別隨煅燒溫度的升高而增大和減小。充分燒結(jié)的方鎂石晶格常數(shù)可達(dá)4.20?，真密度為3.61g/cm3。方鎂石的化學(xué)活性很大，極易與水或大氣中的水分進(jìn)行水化反應(yīng)。耐火材料與燃料燃燒講義4

方鎂石屬離子晶體，離子間靜電引力大，晶格能高達(dá)3935kJ/mol，故熔點(diǎn)很高，達(dá)2800℃。但是，當(dāng)溫度達(dá)1800℃以上，便可產(chǎn)生升華現(xiàn)象而且其穩(wěn)定性隨溫度提高和壓力減小而降低。方鎂石構(gòu)成的耐火材料在1600℃以上的還原氣氛中極易被還原。MgO+C=Mg(g)+CO(g)最低反應(yīng)溫度如下表所示。PMg，atm110-110-210-3PCO=1atmPCO=PMg18601860172016101610142015101270表4-1MgO+C=Mg(g)+CO(g)最低反應(yīng)溫度，℃

方鎂石的熱膨脹性較高，在20oC-1000oC平均線膨脹系數(shù)為14×10-6/℃。因此，由方鎂石構(gòu)成的鎂質(zhì)耐火材料抗熱震性普遍較差。耐火材料與燃料燃燒講義5(2)鎂方鐵礦。當(dāng)MgO與鐵質(zhì)介質(zhì)或在還原氣氛下與鐵的氧化物接觸時(shí)，在此MgO-FeO系統(tǒng)中，由于Mg2+和Fe2+的離子半徑相近，分別為0.65?和0.71?，故很容易相互置換形成連續(xù)固溶體[(Mg,Fe)O]。例如氧化鎂與鐵氧化物在還原氣氛中于800℃-1400℃范圍內(nèi)，很容易形成此種固溶體，稱(chēng)之為鎂方鐵礦。MgO-FeO體系中鎂方鐵礦的存在如圖4-1所示。圖4-1MgO-FeO二元相圖耐火材料與燃料燃燒講義64.1.2.2鎂質(zhì)耐火材料的結(jié)合相(1)鐵酸鎂(鎂鐵尖晶石)。當(dāng)方鎂石與鐵的氧化物在氧化氣氛中(如在空氣中)接觸時(shí)，方鎂石與Fe2O3在600℃即開(kāi)始形成鐵酸鎂(MgO·Fe2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)MF)。當(dāng)溫度提高1200-1400℃反應(yīng)就更加活躍。鐵酸鎂具有尖晶石類(lèi)(R2+O·R3+2O3)，故又稱(chēng)為鎂鐵尖晶石。在空氣中MgO-Fe2O3二元系狀態(tài)如圖4-2所示。

鐵酸鎂是MgO-Fe2O3系統(tǒng)中唯一的二元化合物，其理論化學(xué)組成為MgO20.1%，F(xiàn)e2O379.9%。它同其他尖晶石類(lèi)晶體相同，屬等軸晶系。其晶格常數(shù)8.36?。真密度較方鎂石為重，為4.20-4.49g/cm3。熱膨脹性較高，但較方鎂石低，25-900℃為12.7-12.8×10-6/℃。在1713℃分解為鎂方鐵礦和液相。耐火材料與燃料燃燒講義7圖4-2MgO-Fe2O3二元相圖

耐火材料與燃料燃燒講義8

當(dāng)固溶鐵酸鎂的方鎂石由高溫向低溫冷卻時(shí)，所溶解的鐵酸鎂可再?gòu)姆芥V石晶粒中以各向異性的樹(shù)枝晶體或晶粒包裹體沉析出來(lái)。此種尖晶石沉析于晶體表面，多見(jiàn)于晶體的理解、氣孔和晶界處。通常，稱(chēng)此種由晶體中沉析出來(lái)的尖晶石為晶內(nèi)尖晶石。如溫度再次升高，在冷卻時(shí)沉析出來(lái)的晶內(nèi)尖晶石，可能又發(fā)生可逆溶解。如此溫度循環(huán)，發(fā)生溶解-沉析變化，并伴有體積效應(yīng)。沉析變化，并伴有體積效應(yīng)。(2)鎂鋁尖晶石。在鎂質(zhì)耐火材料中，由于天然原料菱鎂礦中不可避免的含有Al2O3雜質(zhì)，有時(shí)為改善鎂質(zhì)耐火材料基質(zhì)的高溫性能，人為地加入含有Al2O3的組分。當(dāng)Al2O3同方鎂石在1500℃共存時(shí)，如在鎂質(zhì)耐火材料燒成過(guò)程中或在高溫下服役時(shí)，即可經(jīng)固相反應(yīng)形成鎂鋁尖晶石(MgO·Al2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)為MA)。若所用原料為γ-Al2O3，則此種反應(yīng)在γ-Al2O3轉(zhuǎn)向α-Al2O3的溫度下，即在約1000℃左右就可急速地進(jìn)行。此種尖晶石與方鎂石的關(guān)系，如MgO-Al2O3二元相圖所示。耐火材料與燃料燃燒講義9圖4-3MgO-Al2O3二元相圖耐火材料與燃料燃燒講義10

由圖4-3可見(jiàn)，鎂鋁尖晶石是MgO-Al2O3二元系統(tǒng)中唯一的二元化合物，常簡(jiǎn)稱(chēng)尖晶石。其理論化學(xué)組成MgO28.3%，Al2O371.7%。等軸晶系，晶格常數(shù)8.09-8.10?。真密度同方鎂石相近，較鎂鐵尖晶石低，為3.55g/cm3。熱膨脹性顯著低于方鎂石，也較鐵酸鎂小，25-900℃為6.7×10-6/℃。熔點(diǎn)高達(dá)2105℃，MgO-MgO·Al2O3最低共熔溫度約為1995℃。由MgO-Al2O3二元系統(tǒng)狀態(tài)圖可見(jiàn)，方鎂石與尖晶石在約1500℃以上有明顯互溶，并形成固溶體，且隨溫度的升高，溶解量增多。在1995℃，方鎂石可溶Al2O3達(dá)16%；尖晶石可溶MgO10%左右。雖然方鎂石與尖晶石最低共熔溫度為1995℃，但當(dāng)方鎂石溶解Al2O3或當(dāng)尖晶石溶解MgO形成固溶體后，出現(xiàn)液相的溫度卻皆高于此方鎂石和尖晶石兩相的最低共熔點(diǎn)。耐火材料與燃料燃燒講義11

與方鎂石固溶Fe2O3的情況相似，當(dāng)固溶Al2O3的方鎂石從高溫下冷卻時(shí)，鎂鋁尖晶石也可由方鎂石晶體內(nèi)沉析于其表面，并伴有體積效應(yīng)。雖然方鎂石同Al2O3很容易形成尖晶石，但MgO·Al2O3聚集再結(jié)晶的能力較弱。所以，只有在較高溫度下，通常高于1600℃，才能得到充分地?zé)Y(jié)。當(dāng)?shù)饶柕腗gO和Al2O3之間進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，因方鎂石和剛玉的比容較尖晶石小，伴生正體積效應(yīng)，可使之構(gòu)成緊密的堿性爐襯。耐火材料與燃料燃燒講義12(3)鎂鉻尖晶石。在鎂質(zhì)耐火材料中，主要是在鎂鉻磚中，除了含有方鎂石等礦物外，還含有此種鎂鉻尖晶石(MgO·Cr2O3簡(jiǎn)寫(xiě)MC或MK)。MgO-Cr2O3二元系相圖如圖4-4所示。圖4-4MgO-Cr2O3系相圖耐火材料與燃料燃燒講義13鎂鉻尖晶石是MgO-Cr2O3系統(tǒng)中唯一的二元化合物。其理論化學(xué)組成為MgO21%，Cr2O379%。在自然界中，很少有純鎂鉻尖晶石，多與其他金屬離子構(gòu)成復(fù)合尖晶石，一般形式為(M，F(xiàn)e)O·(Cr，Al，F(xiàn)e)2O3。純鎂鉻尖晶石的晶格常數(shù)為8.32?。真密度4.40-4.43g/cm3。熱膨脹性依其組成而異，一般在25-900℃范圍內(nèi)為5.7-8.55×10-6/℃。純者熔點(diǎn)約2350℃。MgO-MgO·Cr2O3最低共熔溫度大于2300℃。此種尖晶石同鐵酸鎂和鎂鋁尖晶石相似，與方鎂石在高溫下也可互溶，溶解量也隨溫度升高而增大，隨冷卻而沉析。但溶解的起始溫度和溶解最高量不盡相同。在1600℃方鎂石可溶Cr2O310%以上；在2350℃附近可溶Cr2O3達(dá)40%，介于MgO·Fe2O3和MgO·Al2O3之間。耐火材料與燃料燃燒講義14

由上述MgO·Fe2O3，MgO·Al2O3和MgO·Cr2O3三種尖晶石與方鎂石的相關(guān)系對(duì)比，可得出如下結(jié)論：三種尖晶石分別是這三個(gè)二元系統(tǒng)中唯一的二元化合物。雖然隨著尖晶石的增多，其與方鎂石構(gòu)成的系統(tǒng)，完全液化的溫度都有所下降，但不嚴(yán)重。這些尖晶石都具有較高的熔點(diǎn)或分解溫度，與MgO的最低共熔溫度都較高，其中(MgO-MgO·Cr2O3)>(MgO-MgO·Al2O3)>(MgO-MgO·Fe2O3)。可見(jiàn)，由方鎂石為主晶相，以這些尖晶石為結(jié)合相構(gòu)成的鎂質(zhì)耐火材料開(kāi)始出現(xiàn)液相的溫度都很高。其中尤以鎂鉻尖晶石最為突出。

三種尖晶石在高溫下都可部分地溶解于方鎂石中形成固溶體，而且溶解度都隨溫度升降而變化，發(fā)生尖晶石的溶解沉析，并對(duì)固溶體的性質(zhì)有一定的影響。只是在開(kāi)始溶解溫度、各溫度下的溶解度和在MgO-MgO·R2O3共熔溫度下的最高溶解量有所不同。三種R2O3在方鎂石中的溶解度按下列順序遞增：Al2O3<Cr2O3<<Fe2O3。耐火材料與燃料燃燒講義15圖4-5MgO-R2O3系相圖耐火材料與燃料燃燒講義16R2O3固溶于方鎂石中，形成陽(yáng)離子空穴，因此能夠促進(jìn)燒結(jié)。其促進(jìn)燒結(jié)的影響順序可排列如下：Fe3+>Cr3+>Al3+。

以MgO-MgO·R2O3體系中固溶同量R2O3而論，由于MgO·Cr2O3的熔點(diǎn)最高，同方鎂石的共熔溫度最高，溶解量也較高。溶于方鎂石形成固溶體后開(kāi)始出現(xiàn)液相溫度最高，故在鎂質(zhì)耐火材料中，除高純鎂石材料外，含鉻尖晶石的鎂質(zhì)耐火材料是最優(yōu)秀的。若將MgO-MgO·Al2O3和MgO-MgO·Fe2O3這兩個(gè)體系相比較，雖然方鎂石同鐵酸鎂的共熔溫度較低，僅為1713℃，但由于其在方鎂石中的溶解度較高，故當(dāng)含R2O3的量相同時(shí)，溶解Fe2O3的固溶體開(kāi)始出現(xiàn)液相的溫度較高，對(duì)含此種鎂鐵尖晶石的鎂質(zhì)耐火材料的高溫強(qiáng)度影響反而較輕。耐火材料與燃料燃燒講義17

(4)硅酸鹽相。在鎂質(zhì)天然原料菱鎂礦中往往還含有CaO和SiO2等雜質(zhì)，故在鎂質(zhì)材料中同方鎂石共存的還有一些硅酸鹽相。同方鎂石共存的各種硅酸鹽相如圖4-6MgO-CaO-SiO2系相圖所示。在MgO-CaO-SiO2三元系中，按共存的平衡關(guān)系，同方鎂石共存的硅酸鹽相依體系中的n（CaO）/n（SiO2）不同而異。如圖4-6中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和表4-2所示。CaO/SiO2分子比00-1.01.01.0-1.51.51.5-2.02.0CaO/SiO2重量比00-0.930.930.93-1.41.41.4-1.871.87硅酸鹽礦物M2SM2S-CMSCMSCMS-C3MS2C3MS2C3MS2-C2SC2S表4-2同方鎂石共存的硅酸鹽礦物耐火材料與燃料燃燒講義18圖4-6MgO-CaO-SiO2系相圖耐火材料與燃料燃燒講義19(5)鎂質(zhì)耐火材料中各種礦物的共存關(guān)系。鎂質(zhì)耐火材料的礦物組成上面已經(jīng)講述，但各種礦物的共存關(guān)系，卻依材料的化學(xué)組成差別而有所不同。當(dāng)材料只含有MgO、CaO、Al2O3、SiO2等組分時(shí)，在相平衡條件下，鎂質(zhì)耐火材料中共存的礦物關(guān)系包含在MgO-C2S-MA-M2S四面體內(nèi)，如圖4-7所示。在平衡狀態(tài)下，與方鎂石共存的礦物種類(lèi)及其含量，可通過(guò)各種礦物的摩爾質(zhì)量之比，由材料化學(xué)組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算得出。n（CaO）/n（SiO2）值為0-2范圍內(nèi)的礦物含量如表4-3所示。耐火材料與燃料燃燒講義20圖4-7CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元體系耐火材料與燃料燃燒講義21CaO/SiO2比平衡相及其含量0-1.0(0-0.93)MF=1.25;MA=1.40A;M2S=2.34(S–1.07C);CMS=2.79C0-1.5(0.93-1.4)MF=1.25F;MA=1.40A;CMS=2.60C(3S–2.14C);C3MS2=2.73(2.14C–2S)1.5-2.0(1.4-1.87)MF=1.25F;MA=1.40A;C3MS2=2.73(4S–2.14C)C2S=2.87(2.14C–3S)表4-3n（CaO）/n（SiO2）值為0-2范圍內(nèi)與方鎂石共存的平衡相耐火材料與燃料燃燒講義22上述這些系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)液相的溫度皆在1300-1400℃。當(dāng)CaO/SiO2值大于2時(shí)，系統(tǒng)中再無(wú)M2S、CMS和C3MS2等硅酸鹽礦物，其中的CaO除可生成C2S以外，若余量CaO與Fe2O3的重量比小于1.4，與Al2O3的重量比小于2.2，則可形成C4AF，即此系統(tǒng)與方鎂石共存的礦物為：C2S=2.87S；C4AF=2.16(C–1.87S)；MF=1.25(F–0.33C4AF)；MA=1.40(A–0.21C4AF)。若系統(tǒng)中CaO余量形成C4AF以外，與Fe2O3余量之重量比小于0.70，則還可形成C2F，即此系統(tǒng)中與方鎂石平衡共存的礦物為C2S=2.87S；C4AF=4.77A；C2F=2.42A(C–1.87S–2.20A)；MF=1.25(F–1.57A–0.58C2F)。

耐火材料與燃料燃燒講義234.1.3各種鎂質(zhì)耐火材料的性質(zhì)

由不同結(jié)合相與主晶相方鎂石構(gòu)成的各種鎂質(zhì)耐火材料雖具有很高的耐火度，一般皆高于1920℃，抗堿性渣侵蝕的能力也強(qiáng)，但依結(jié)合相的種類(lèi)、性質(zhì)、數(shù)量和分布的不同，制品的性質(zhì)也有一定差別。4.1.3.1硅酸鹽結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品

硅酸鹽結(jié)合鎂質(zhì)耐火制品是指由M2S、CMS、C3MS2和C2S等硅酸鹽相將方鎂石聯(lián)結(jié)為整體而構(gòu)成的制品。在硅酸鹽結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品中，鎂鐵尖晶石(MF)也與方鎂石共存。但是，由于此種尖晶石在高溫下固溶于方鎂石中，在冷卻時(shí)由晶粒內(nèi)沉析于晶粒解理面和晶界上，方鎂石晶粒間的結(jié)合往往仍是硅酸鹽。由于這些硅酸鹽相的性質(zhì)不同，這類(lèi)鎂質(zhì)耐火制品的性質(zhì)也主要依硅酸鹽相而異。耐火材料與燃料燃燒講義24(1)強(qiáng)度和荷重軟化溫度。

M2S為結(jié)合相的鎂質(zhì)制品，如鎂硅磚，其M2S的熔點(diǎn)(1890℃)和MgO-M2S最低共熔點(diǎn)(1860℃)都很高，雖然制品常溫強(qiáng)度不高，但卻具有較高的高溫?zé)釕B(tài)強(qiáng)度。無(wú)易熔物的密實(shí)制品荷重軟化溫度可達(dá)1600℃以上，普通鎂硅磚也近1600℃。

由C2S結(jié)合的鎂磚(如鎂鈣磚)，由于C2S具有很高熔點(diǎn)(2185℃)，MgO-C2S共熔點(diǎn)1800℃，所以開(kāi)始產(chǎn)生液相的溫度很高。無(wú)易熔物的致密制品荷重軟化溫度可達(dá)1700℃。(2)耐熱震性。鎂質(zhì)耐火制品的耐熱震性都較低，這主要是由于方鎂石的熱膨脹性較高所致。在20℃-1000℃平均線膨脹系數(shù)為14×10-6/℃。

耐火材料與燃料燃燒講義25圖4-8CaO/SiO2比對(duì)耐火材料性能的影響1—耐火度；2—荷重軟化溫度；3—耐壓強(qiáng)度

耐火材料與燃料燃燒講義26(3)抗渣性。雖然鎂質(zhì)耐火制品具有抵抗堿性渣侵蝕的能力，但依結(jié)合相的不同，也有一定差別。當(dāng)以M2S結(jié)合為結(jié)合相的鎂質(zhì)耐火材料具有一定的抵抗含鐵介質(zhì)侵蝕的性能。

由CMS和C3MS2結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品，由于在服役過(guò)程中極易形成液相，抗渣蝕能力較差。

由C2S結(jié)合的鎂質(zhì)制品，由于C2S的形成及同方鎂石的直接結(jié)合，從而大大提高這種制品的抗渣能力。4.1.3.2尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品(1)強(qiáng)度和荷重軟化溫度。尖晶石結(jié)合鎂質(zhì)耐火制品的高溫強(qiáng)度和荷重軟化溫度，一般都較普通鎂磚為高。耐火材料與燃料燃燒講義27(2)耐熱震性。尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品的耐熱震性，一般都較普通鎂磚好。

以鎂鉻尖晶石結(jié)合的鎂鉻磚，鎂鉻尖晶石的熱膨脹性也較低,25-900℃的平均線膨脹系數(shù)為5.7-8.55×10-6/℃。MF可固溶于MK中形成[MK-MF]ss，且溶解度很大，溶解的溫度范圍很寬，減緩了因MF溶入方鎂石和其中沉析的影響，而且CMS含量也較少，故鎂鉻磚的耐熱震性也較好。1100℃加熱和水冷循環(huán)達(dá)25次。耐火材料與燃料燃燒講義28(3)抗渣性。尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品的抗渣性，一般也優(yōu)于普通鎂磚。鎂鉻磚的耐蝕性有以下特點(diǎn)：MF和MA都可固溶于MC中形成[MC-MF]ss和[MC-MA]ss連續(xù)固溶體。MF和MA固溶于MK后液相面邊界溫度增加。即隨Cr2O3量的相對(duì)提高，出現(xiàn)液相溫度提高，在一定溫度下液相量降低。而且，當(dāng)系統(tǒng)中有硅酸鹽相共存時(shí)，隨Cr2O3/Al2O3和Cr2O3/Fe2O3比值的增加，尖晶石相在硅酸鹽中的溶解度也逐漸降低。此外，隨著渣中Cr2O3含量的增加，熔渣的粘度增加。所以以鎂鉻尖晶石MK為結(jié)合相，代替MF和MA，對(duì)提高制品的高溫強(qiáng)度和耐蝕等性能都是有利的。耐火材料與燃料燃燒講義294.1.3.3直接結(jié)合的鎂質(zhì)制品

鎂質(zhì)耐火制品的直接結(jié)合主要指方鎂石晶粒間無(wú)易熔硅酸鹽相間隔而直接互相聯(lián)接的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中存在第二固相時(shí)，此第二固相間以及與方鎂石間的直接聯(lián)接也稱(chēng)為直接結(jié)合。當(dāng)制品完全由固相構(gòu)成時(shí)，制品燒結(jié)致密，氣孔消失，即可達(dá)固-固直接結(jié)合。當(dāng)制品中固液共存時(shí)，只有在一定條件下才能實(shí)現(xiàn)直接結(jié)合。耐火材料與燃料燃燒講義30圖4-22各種二面角固相與液相的分布耐火材料與燃料燃燒講義314.1.3.5鎂質(zhì)不定形耐火材料4.1.3.4碳結(jié)合鎂質(zhì)制品

碳結(jié)合鎂質(zhì)制品由焦油結(jié)合耐火制品和燒成油浸耐火制品發(fā)展演變而來(lái)，該鎂質(zhì)制品主要是鎂碳轉(zhuǎn)。熱處理后，制品中碳素形成的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)相將方鎂石晶粒包裹起來(lái)。鎂質(zhì)不定形耐火材料是以各級(jí)粒度的燒結(jié)鎂砂為原料加適當(dāng)結(jié)合劑不經(jīng)成型和燒成而制成的混合料。其中，冶金鎂砂是主要品種之一。耐火材料與燃料燃燒講義324.1.4鎂磚的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

鎂質(zhì)(或鎂鋁質(zhì))耐火制品的一般生產(chǎn)過(guò)程是以較純凈的菱鎂礦或由海水、鹽湖等提取的氧化鎂為原料，經(jīng)高溫煅燒制成燒結(jié)鎂砂(硬燒鎂砂、死燒鎂砂)或經(jīng)電熔鎂砂等熟料，然后將熟料破粉碎，依制品品種經(jīng)相應(yīng)混料，再依次經(jīng)泥料制備、成型、干燥、燒成等工序燒制而成。鎂磚的燒結(jié)溫度較高，一般鎂磚的燒成溫度為1500-1600℃，高純鎂磚的燒成溫度高達(dá)1700-1900℃。耐火材料與燃料燃燒講義33圖4-17鎂磚及鎂鋁磚生產(chǎn)工藝流程耐火材料與燃料燃燒講義344.1.5鎂質(zhì)耐火材料的應(yīng)用

(1)普通鎂磚。能經(jīng)受鋼液、熔渣的高溫?zé)嶝?fù)荷、流體的流動(dòng)沖擊和鋼液與強(qiáng)堿性渣的化學(xué)侵蝕。因此，凡遭受上述作用的冶煉爐的內(nèi)襯，如平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、混鐵爐、有色金屬冶煉爐、均熱爐和加熱爐的爐床，以及水泥窯和玻璃窯蓄熱室等處都可使用此種耐火制品。但因其耐熱震性較差，故不宜使用于溫度急劇變化之處。另外，由于其熱膨脹性較大和荷重軟化溫度較低，用于高溫窯爐爐頂時(shí)必須用吊掛方式。

(2)鎂鈣磚和鎂硅磚。可用于同普通鎂磚使用條件相同之處，但由于這些制品荷重軟化溫度較高，且鎂鈣磚抗堿性渣的性能更良好，鎂硅磚也具有抗各種渣的能力，故適用范圍更為廣泛。如鎂鈣磚用于受堿性渣侵蝕處效果更佳。但此種制品耐熱震性較差，易崩裂。鎂硅磚還可用作玻璃熔窯蓄熱室上部溫度變化較少的格子磚。耐火材料與燃料燃燒講義35

(3)鎂鋁磚?？纱嫫胀ㄦV磚，用于遭受上述作用的部位效果良好。由于此種制品耐熱震性?xún)?yōu)良，荷重軟化溫度也較高，故也可用于遭受周期性溫度波動(dòng)之處，如用于平爐爐頂、水泥窯高溫帶和玻璃熔窯蓄熱室等處，使用效果明顯優(yōu)于普通鎂磚。也可用于其他高溫爐窯如高溫隧道窯等的爐頂之上。

(4)鎂鉻磚。宜于在高溫、渣蝕和溫度急劇變化的條件下服役。用在同鎂鋁磚相似的工作條件之處，如在平爐爐頂、有色金屬冶煉爐、水泥窯的高溫帶和玻璃窯蓄熱室中，效果更佳。但不宜使用在氣氛頻繁變動(dòng)的條件下。

(5)直接結(jié)合鎂磚。它具有較高的高溫強(qiáng)度和優(yōu)良的抗蝕性，用于遭受高溫、重荷和渣蝕嚴(yán)重之處，使用效果一般都優(yōu)于上述普通鎂質(zhì)耐火制品。耐火材料與燃料燃燒講義364.2白云石質(zhì)耐火材料

白云石質(zhì)耐火材料是以白云石為主要原料，以CaO和MgO為主要成分的堿性耐火材料。一般含CaO為40-60%，MgO30-40%。另外，對(duì)含氧化鎂較高的(MgO50-85%，CaO10-40%)MgO-CaO系耐火材料，常稱(chēng)為鎂白云石耐火材料。通常，將白云石質(zhì)耐火材料分為兩大類(lèi)：一類(lèi)為含游離CaO的白云石耐火材料，另一類(lèi)為穩(wěn)定性白云石耐火材料。耐火材料與燃料燃燒講義374.2.1含游離CaO的白云石耐火材料4.2.1.1燒結(jié)白云石耐火材料的礦物組成

含游離CaO的各種白云石耐火材料的住晶相和易溶物的特點(diǎn)以及碳的作用如下。

(1)主晶相。此種白云石耐火制品的主晶相是方鎂石和石灰。石灰與方鎂石相似，也具有很高的熔點(diǎn)(2570℃)。它屬于四方晶系，晶格棱邊長(zhǎng)4.799?，真密度為3.32g/cm3。此兩種氧化物的二元系統(tǒng)中無(wú)二元化合物。共熔溫度很高，達(dá)2370℃。如圖4-18所示。故由純MgO和CaO構(gòu)成的耐火材料在2370℃以下不會(huì)出現(xiàn)液相，從而使其具有高的耐火度。若兩種晶體實(shí)現(xiàn)直接結(jié)合，必具有很高的高溫強(qiáng)度。耐火材料與燃料燃燒講義38圖4-18MgO-CaO二元系相平衡圖耐火材料與燃料燃燒講義39

(2)易熔物。在天然白云石礦石中除含CaO和MgO外，往往含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等組分。這些組分同MgO和CaO也可發(fā)生反應(yīng)，生成另外一些礦物，并對(duì)白云石耐火材料的生產(chǎn)和性質(zhì)以及使用壽命帶來(lái)危害。在MgO和CaO與上述氧化物構(gòu)成的混合料中，由于CaO的活性比MgO高，在加熱過(guò)程中CaO首先同SiO2、Al2O3和Fe2O3等反應(yīng)形成鈣化合物。在此CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3系統(tǒng)中，若存在游離MgO和CaO，當(dāng)其中Al2O3/Fe2O3的重量比＜0.64時(shí)，則在平衡條件下，此系統(tǒng)中與MgO和CaO共存的礦物為C4AF、2CaO·Fe2O3（簡(jiǎn)寫(xiě)為C2F）和3CaO·SiO2（簡(jiǎn)寫(xiě)為C3S）。當(dāng)其中Al2O3/Fe2O3重量比＞0.64時(shí)，則與MgO和CaO共存的礦物為C4AF、3CaO·Al2O3（簡(jiǎn)寫(xiě)為C3A）和C3S。C4AF在1415℃分解熔融。C2F熔點(diǎn)1449℃。CaO-C2F共熔點(diǎn)1438℃。C3A在1535℃分解為CaO和液相。耐火材料與燃料燃燒講義40CaO-MgO-C3A系統(tǒng)出現(xiàn)液相溫度僅1450℃。C3S不一致熔融，出現(xiàn)液相溫度雖然很高(約為2070℃)，但CaO-MgO-C3S系統(tǒng)出現(xiàn)液相溫度只有1850℃。CaO-MgO-C3S-C2F-C4AF系統(tǒng)和CaO-MgO-C3S-C3A-C4AF系統(tǒng)最初出現(xiàn)液相的溫度則分別小于1280℃和1300℃。因此，在由CaO和MgO構(gòu)成的白云石耐火材料中，所含的SiO2，Al2O3和Fe2O3起強(qiáng)烈的助熔作用，是有害雜質(zhì)。通常，對(duì)白云石中的這些助熔劑以AFS標(biāo)之。欲提高白云石耐火材料的耐高溫的性能，必須嚴(yán)格控制這些助熔劑(AFS)的含量。如對(duì)燒成油浸白云石磚要求AFS小于3%。耐火材料與燃料燃燒講義41圖4-19燒成溫度對(duì)白云石體積密度和氣孔率的影響

4.2.1.2含游離CaO白云石耐火制品的生產(chǎn)特點(diǎn)同鎂質(zhì)耐火制品相比，含游離CaO白云石耐火制品的生產(chǎn)，都因其組成中含有游離CaO，而必須采取相應(yīng)的措施。(1)燒結(jié)白云石的煅燒耐火材料與燃料燃燒講義42圖4-20煅燒溫度對(duì)燒結(jié)白云石物性指標(biāo)的影響耐火材料與燃料燃燒講義43(2)含游離CaO白云石制品的生產(chǎn)

②焦油瀝青白云石制品①冶金白云石③瀝青結(jié)合搗打料④輕燒油浸白云石制品⑤燒成油浸白云石和鎂白云石耐火制品

⑥鎂鈣碳制品

⑦半穩(wěn)定性白云石制品耐火材料與燃料燃燒講義444.2.1.3含游離CaO白云石耐火制品的性質(zhì)與應(yīng)用（1）強(qiáng)度白云石制品的高溫強(qiáng)度較高，尤其是由高純高密度的燒結(jié)白云石制成，并經(jīng)燒成油浸的制品，其荷重軟化溫度一般可達(dá)1500-1570°C，由高純高密度燒結(jié)鎂白云石制成的可達(dá)1700°C。這與白云石質(zhì)制品主晶相間的直接結(jié)合率很高相對(duì)應(yīng)。含游離CaO白云石耐火制品的突出特點(diǎn)是抗堿性渣的性能好，高溫強(qiáng)度也比較高，但大氣穩(wěn)定性很差。耐火材料與燃料燃燒講義45

（2）抗渣性

含游離CaO白云石耐火材料對(duì)煉鋼熔渣的綜合抵抗性能是良好的。特別是由高純高密度的鎂白云石熟料為原料并經(jīng)油浸處理的制成品，加入適量碳素材料并經(jīng)油浸處理的鎂鈣碳制品，抗渣性更為優(yōu)良，與鎂碳質(zhì)耐火制品相近或相當(dāng)。(3)大氣穩(wěn)定性含游離CaO的白云石耐火制品在大氣中的穩(wěn)定性皆較低，游離CaO極易吸收大氣中的水分而水化疏松?？顾阅芎懿钍谴朔N耐火制品的重要缺點(diǎn)。

為了提高白云質(zhì)耐火材料的穩(wěn)定性，除采用浸漬處理外，還常常采取如下措施。①表面涂層

②碳酸化處理

③控制耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)耐火材料與燃料燃燒講義46圖4-22TiO2加入量對(duì)水化率的影響耐火材料與燃料燃燒講義47CaCO3CaO(a)處理前(b)處理后圖4-23700°C碳酸化處理前后鈣砂的橫斷面照片耐火材料與燃料燃燒講義485m5m圖4-25添加ZrO2的CaO燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)耐火材料與燃料燃燒講義494.2.2穩(wěn)定性白云石制品

穩(wěn)定性白云石是指大氣下穩(wěn)定性很高的人工合成的無(wú)游離CaO的白云石熟料。由此種熟料制成的耐火制品稱(chēng)為穩(wěn)定性白云石制品。白云石熟料和制品的化學(xué)成分為CaO和MgO各占40%左右，SiO213-15%，CaO/SiO2在2.8左右，R2O3約為5%。主要礦物為C3S和方鎂石以及少量C2S和C4AF。在此CaO-MgO-SiO2-Al2O3-Fe2O3系統(tǒng)中，根據(jù)Al2O3/Fe2O3比的不同，其中還可能含有C2F或C3A。當(dāng)A12O3/Fe2O3重量比＞0.64時(shí)，系統(tǒng)中共存礦物為C4AF=3.04F，C3S=3.80(3KH–2)S，C3A=2.65(A–0.64F)，C2S=8.61(1–KH)S，其余為方鎂石。當(dāng)A12O3/Fe2O3重量比<0.64時(shí)，共存礦物為C4AF=4.77A，C3S=3.80(3KH–2)S，C2F=1.70(F–1.57A)，C2S=8.61(1–KH)S，余量為方美石。C、S、A、F和KH分別為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3百分含量和石灰飽和系數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)。4.2.2.1化學(xué)和礦物組成穩(wěn)定性耐火材料與燃料燃燒講義50

穩(wěn)定性白云石熟料采用優(yōu)質(zhì)天然白云石和石英砂以及磷灰石為原料，經(jīng)細(xì)粉碎后，再經(jīng)正確配料、高壓成球或壓坯和高溫煅燒而成。配料應(yīng)按消除游離CaO和盡量生成C3S，即使KH盡量近于1的原則進(jìn)行，以免生成大量C2S，因C2S易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化而影響熟料和制品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。實(shí)際上，由于原料組成的波動(dòng)、混料未充分均勻化和高溫煅燒系統(tǒng)難以達(dá)到平衡，往往仍存在C2S，仍需加入磷灰石(3CaO·P2O5)作為穩(wěn)定劑，以便于形成C2S固溶體，抑制C2S晶型轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定性白云石制品是將熟料破粉碎、篩分、合理級(jí)配后，加入4-6%水混均和成型即可制成不燒制品。因?yàn)榉€(wěn)定性白云石熟料的細(xì)粉即可作為結(jié)合材料，通稱(chēng)白云石水泥，它和水后形成水化物并凝結(jié)硬化。也可加入適量的紙漿廢液，經(jīng)混合、成型、干燥，在1350-1450°C下燒成制品。4.2.2.2穩(wěn)定性白云石熟料及制品的生產(chǎn)耐火材料與燃料燃燒講義51

(1)強(qiáng)度和荷重軟化溫度。穩(wěn)定性白云石耐火制品的主晶相為硅酸三鈣（＞40%）和方鎂石（＞30%）。這些都是具有高分解溫度和熔點(diǎn)的礦物。但是普通白云石制品由于其中低熔物較多，此種制品的耐火度和高溫強(qiáng)度，較含游離CaO的白云石制品為低，荷重軟化溫度約為1500°C。但常溫強(qiáng)度還較高，氣孔率為18-24%的制品，其耐壓強(qiáng)度為50-70MPa。

(2)耐熱震性。由于制品中的礦物組成熱膨脹較大，線膨脹系數(shù)約為12.5×10-6/℃，故制品的耐熱震性較差。常溫至1300°C循環(huán)只有3-5次，但不亞于普通鎂磚。4.2.2.3穩(wěn)定性白云石制品的性質(zhì)和應(yīng)用耐火材料與燃料燃燒講義52

(3)抗渣性。硅酸三鈣和方鎂石都是堿性氧化物和復(fù)合氧化物。故此種制品抗堿性渣的能力很強(qiáng)。當(dāng)堿性渣中有SiO2較多時(shí)，也具有較好的抵抗能力，因?yàn)榧词笴3S與之反應(yīng)，形成的C2S熔點(diǎn)仍較高。

(4)大氣穩(wěn)定性。由于無(wú)游離CaO存在，制品具有較高的抗水化性，在大氣中不易吸潮而疏松化。但是，由于其中含有許多可水化的礦物C3S、C2S和方鎂石，故在運(yùn)輸儲(chǔ)存中仍需防潮。這種穩(wěn)定性白云石制品可代替普通鎂磚使用，主要用于各種煉鋼爐的副爐底和爐襯的安全層、加熱爐均熱床和高溫段爐底，以及水泥回轉(zhuǎn)窯高溫帶、化鐵爐和盛鋼桶的內(nèi)襯等。耐火材料與燃料燃燒講義53含游離CaO的白云石制品穩(wěn)定性燒成白云石制品瀝青結(jié)合不燒制品燒成油浸制品主要化學(xué)組成，%CaO15-33MgO55-80AFS<1.5-3.5CaO18-32MgO59-69AFS<3.5CaO20-40MgO40-65SiO28-15耐火度，℃>1920>1920>1820氣孔率，%5-71-216-22體積密度，g/cm32.9-3.03.1-3.152.6-2.8平均熱膨脹系數(shù)(25-1000℃)，×10-6/℃12-1412-1412-13常溫耐壓強(qiáng)度，N/mm235-4540-8060-80荷重軟化溫度，℃>1650>1650>1700抗熱震性，次3-5抗渣性很好很好好表4-5白云石耐火制品的主要性質(zhì)耐火材料與燃料燃燒講義544.3鎂橄欖石耐火材料

鎂橄欖石耐火材料是以鎂橄欖石為主晶相的耐火材料。多用橄欖巖等作為主要原料制成。其中經(jīng)成型的制品稱(chēng)鎂橄欖石磚。4.3.1鎂橄欖石耐火材料的主要組成

鎂橄欖石耐火材料的化學(xué)組成：MgO37-62%，MgO/SiO2重量比波動(dòng)于0.95-2.00。主晶相鎂橄欖石(M2S)占65-75%。其余為MF和其他礦物。MgO/SiO2重量比大于1.33者還往往含有少量方鎂石。橄欖石熔點(diǎn)較高，達(dá)1890℃，它與頑輝石(MgO·SiO2，簡(jiǎn)寫(xiě)為MS)都是MgO-SiO2二元系統(tǒng)中的二元化合物。它與MgO的共熔溫度很高，達(dá)1850℃。與此相反，它與頑輝石共存出現(xiàn)液相的溫度卻很低，僅1557℃。如圖4-26所示。耐火材料與燃料燃燒講義55圖4-26MgO-SiO2系相平衡圖

耐火材料與燃料燃燒講義564.3.2鎂橄橄石耐火材料的生產(chǎn)特點(diǎn)4.3.2.1鎂橄欖石耐火材料的原料

生產(chǎn)鎂橄欖石耐火材料的主要原料為橄欖巖和純橄欖巖。這些礦石主要由橄欖石[2(MgFe)O·SiO2]組成，并含有輝石。其中純橄欖巖礦物成分較單純，含橄欖石85-100%，輝石0-15%。這種原料中無(wú)含水和受熱分解礦物，在受熱時(shí)灼減和收縮都很小，體積穩(wěn)定?？刹唤?jīng)高溫煅燒直接作為耐火材料使用。既可經(jīng)切割制成塊狀制品，或經(jīng)破粉碎、篩分、合理級(jí)配后制成不定形耐火材料，也可加結(jié)合劑經(jīng)成型或再經(jīng)燒成制成不燒或燒成制品。原料煅燒應(yīng)在氧化氣氛下進(jìn)行，以使鐵的氧化物處于高價(jià)態(tài)，保證產(chǎn)品的體積穩(wěn)定性。當(dāng)原料中鐵氧化物含量較高時(shí)，既對(duì)材料的抵抗高溫性能和體積穩(wěn)定性有影響，F(xiàn)eO氧化及MF形成的膨脹松散效應(yīng)，也使材料難于燒結(jié)。故橄欖石含F(xiàn)eO大于10%時(shí)，不宜作為耐火材料。耐火材料與燃料燃燒講義57此種制品的生產(chǎn)工藝與鎂磚基本相同。若為保證原料中的SiO2和MS都形成M2S，F(xiàn)eO形成MF，以提高制品的高溫性能，需加入輕燒MgO或死燒鎂砂。以細(xì)粉的形式加入，可強(qiáng)化制品的基質(zhì)。由于鎂橄欖石生熟料都是瘠性料，宜用粘結(jié)性較高的結(jié)合劑，如濃度較大的紙漿廢液與MgCl2溶液等，用量依成型方法而定，水分總含量約為3-5%。制品的燒成與熟料煅燒相同，應(yīng)控制在氧化氣氛下進(jìn)行。此種制品燒成范圍較窄。燒成溫度依基質(zhì)中MgO/SiO2比而定，MgO/SiO2比較高者，一般燒成溫度在1550℃左右。4.3.2.2鎂橄欖石燒結(jié)制品的生產(chǎn)耐火材料與燃料燃燒講義584.3.3鎂橄攬石耐火材料的性質(zhì)與應(yīng)用(1)強(qiáng)度和荷重軟化溫度。由于鎂橄欖石的熔點(diǎn)較高，MgO-M2S共熔溫度也很高，MgO/SiO2比較高的制品，耐火度很高，在1800℃以上。此種制品也具有較高的高溫強(qiáng)度。荷重軟化溫度可達(dá)1600℃。故此種制品可用于高溫下受重負(fù)荷較大的情況。但是，當(dāng)MgO/SiO2較低時(shí)，因其中有頑輝石共存，故耐火度和高溫強(qiáng)度都較低。(2)耐熱震性。此種制品中的M2S雖熱膨脹性較高，20-1500℃平均線膨脹系數(shù)約為11×10-6/℃，但在溫度變化時(shí)無(wú)晶型轉(zhuǎn)變，故具有一定的耐熱震性。

(3)耐侵蝕性。鎂橄欖石耐火材料是一種弱堿性耐火材料。對(duì)Fe2O3侵蝕有較強(qiáng)的抵抗性，有一定的抗堿性渣能力。MgO/SiO2比較高者，即礦物組成主晶相鎂橄欖石所占比例很高，或在主晶相以外還有少量方鎂石者抗渣性較好。此種制品既不宜用在受強(qiáng)堿性渣侵蝕之處，也應(yīng)避免直接與粘土質(zhì)高鋁質(zhì)耐火材料接觸。耐火材料與燃料燃燒講義59由于M2S在高溫下(如在1650℃以上)可被碳素材料分解，發(fā)生以下反應(yīng)：從而使M2S消失，故應(yīng)避免與它接觸。由于此種制品中的M2S與鐵直接接觸時(shí)，易形成[M2S-F2S]，使出現(xiàn)液相溫度降低，而且鐵氧化物在氣氛變動(dòng)下易導(dǎo)致晶粒松散，故不宜在氣氛經(jīng)常變動(dòng)的情況下使用。鎂橄欖石耐火材料可部分代替鎂磚，主要用作有色金屬冶煉爐的爐襯材料，煉鋼轉(zhuǎn)爐和電爐的安全襯，玻璃熔窯蓄熱室格子磚，煅造加熱爐和水泥窯的內(nèi)襯材料等。2MgO·SiO2+3C

2Mg↑+SiO↑+3CO↑

耐火材料與燃料燃燒講義604.4尖晶石耐火材料

尖晶石耐火材料是以尖晶石族礦物為主晶相或以尖晶石與方鎂石共同構(gòu)成主晶相的耐火材料。當(dāng)前，生產(chǎn)與應(yīng)用最廣泛的尖晶石耐火材料有兩大類(lèi)：以鎂鋁尖晶石為主晶相或以鎂鋁尖晶石與方鎂石或與剛玉共同構(gòu)成主晶相的鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料，常稱(chēng)尖晶石耐火材料；以鎂鉻尖晶石為主晶相或以鎂鉻尖晶石與方鎂石或與Cr2O3共同構(gòu)成主晶相的鉻質(zhì)和鉻鎂質(zhì)耐火材料。耐火材料與燃料燃燒講義614.4.1鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料4.4.1.1鎂鋁尖晶石的合成

(1)燒結(jié)尖晶石。以燒結(jié)法生產(chǎn)合成尖晶石時(shí)，宜采用活性較高的氧化物，如用輕燒鎂石和工業(yè)氧化鋁，較用燒結(jié)鎂石和電熔剛玉易于燒結(jié)。也可直接用碳酸鹽或草酸鹽共同磨細(xì)，以代替純氧化物。

配料中無(wú)論是MgO還是Al2O3過(guò)剩，都會(huì)形成尖晶石固溶體，促進(jìn)混合料燒結(jié)，分別制成富鎂尖晶石和富鋁尖晶石。(2)熔鑄尖晶石。合成鎂鋁尖晶石也可以熔融生產(chǎn)。耐火材料與燃料燃燒講義624.4.1.2鎂鋁尖晶石耐火制品(1)鎂鋁尖晶石耐火制品的生產(chǎn)。尖晶石耐火制品的生產(chǎn)工藝與普通鎂磚的生產(chǎn)過(guò)程基本相同。但在配料組分中的各級(jí)顆粒料由燒結(jié)合成尖晶石或電熔合成尖晶石構(gòu)成，或兩者混合。細(xì)粉可用經(jīng)1000-1400℃合成的輕燒尖晶石，也可用MgO和Al2O3的混合料。應(yīng)適當(dāng)降低極限粒度和降低細(xì)粉料的粒度，使細(xì)粉料粒度小于0.063mm甚至小于10μm，并采用多級(jí)間斷級(jí)配配料，使細(xì)粉占35-42%．以避免泥料混練和成型時(shí)粗顆粒再破碎和對(duì)制品的耐熱震性不利，并便于燒結(jié)。坯體應(yīng)高壓成型和高溫?zé)?。成型壓力一般可波?dòng)于120-200MPa，依配料組分和不出現(xiàn)顆粒再破碎和層裂為度。若采用合成輕燒尖晶石為細(xì)粉，坯體在約1300℃開(kāi)始燒縮到1550℃體積即可穩(wěn)定。對(duì)100%的尖晶石細(xì)粉坯體經(jīng)1750℃燒成，坯體收縮約達(dá)16-17%，體積密度可達(dá)3.45g/cm3，已達(dá)理論密度96%以上。若采用MgO和A12O3的混合料作為細(xì)粉，在約1000-1400℃產(chǎn)生膨脹，此后開(kāi)始燒結(jié)，燒成溫度必須在1650-1750℃保溫10小時(shí)甚至更高溫度下燒成。耐火材料與燃料燃燒講義63(2)鎂鋁尖晶石耐火制品的性質(zhì)。這種經(jīng)1750℃高溫?zé)傻逆V鋁尖晶石耐火制品，氣孔率很低（小于9%），體積密度達(dá)3.22-3.23g/cm3。氣孔率在12-17%者體積密度2.9-3.1g/cm3。制品內(nèi)高熔點(diǎn)晶粒間直接結(jié)合率很高，故常溫和高溫強(qiáng)度很高，荷重軟化溫度1700-1750℃，抗蠕變能力也很強(qiáng)。此種制品抵抗硅酸鹽與含鐵熔渣滲透能力強(qiáng)，不易形成厚變質(zhì)層，特別是當(dāng)制品中含8-25μm的氣孔體積很少時(shí)更是如此。同時(shí)，它抵抗熔渣直接侵蝕的性能也優(yōu)良?？傊?，抗渣性遠(yuǎn)優(yōu)于鎂鋁磚。此種制品在真空中的揮發(fā)性小，特別是以熔融顆粒為主