[科普中国]-尖晶石耐火材料

尖晶石指的是相同结构的一类矿物，化学通式可表示为AO·R2O3，其中A代表二价元素离子，可以是Mg2+ 、Fe2+等；R为三价元素，可以是Al3+、Fe3+、Cr3+等。它们大部分都以同晶型固溶体的形式存在，所有尖晶石借晶格膨胀形成固溶体，尖品石耐火材料按其所用的原料及其组成可分为铬砖、铬镁砖、镁铬砖、镁铝尖晶石耐火材料。它是一类重要的中性或羽破性耐火材料，广泛地用于高温工业窑炉、平炉、电炉、钢包、炉外精练，水泥回转窑、玻璃窑蓄热室、炼铜炉等。

分类尖晶石是指结构上基本相同的类矿物，这些相同矿物都以相同的晶型固溶体的形式存在，天然的尖晶石很少见，工业化生产使用的尖晶石全部是人工合成的产品，此类耐火材料属于中高档的耐火材料。炼钢常用的主要是镁铝尖晶石耐火材料和镁铬砖，铬镁砖是炼钢过程中较为理想的耐火材料之一。按照Bartha的分类方法，尖晶石耐火材料可以分为以下三类:

(1) Al2O3的质量分数小于30%的，称作方镁石-尖晶石耐火材料。

(2) Al2O3的质量分数在30%~68%之间的，称作尖晶石-方镁石耐火材料。

(3) Al2O3的质量分数在68%~73%之间的，称作尖晶石耐火材料。1

制备方法(1)两步法煅烧制备。第一步，在1100~1140℃煅烧原料，合成活性尖晶石粉；第二步，经过重新粉碎、研磨、成型和烧结，得到致密的烧结体。

(2)湿化学法。采用湿化学方法，如氢氧化物共同沉淀法、碱土金属无机盐或有机盐的溶胶-凝胶法喷雾干燥法和冷冻干燥法等，可成功制备高纯尖晶石粉末。

(3)高能球磨法。高能球磨法最初用来制备纳米材料，随着研究的不断深人，现被用来合成尖晶石材料。利用机械能直接参与或引发化学反应是一种新思路。高能球磨后，材料的比表面积增大，晶格发生畸变，表面会产生许多破键，使粉末内部存储大量的变形能和表面能。这样，一方面可降低烧结温度，另一方面，由于长时间粉磨，会促使非晶态物质的形成。1

使用特点钢水精炼过程中使用的尖晶石耐火材料主要分为尖晶石砖和尖晶石浇注料两种。在显微结构上，尖晶石矿物均匀地分布在方镁石中，晶体尺寸在5~20μm之间，故镁铝尖晶石砖的热震稳定性和抗渣性较好。

理想的尖晶石的成分为：Al2O38%~20%，CaO0.5%~1.0%，Fe2O30.2%~0. 8%，SiO2