定义:尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物,因为含有镁、铁、锌、锰等等元素,它们可分为很多种,如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。通常所说的尖晶石是指所有属于尖晶石族的矿物,狭义的尖晶石仅指镁铝尖晶石。
尖晶石的化学组成:
尖晶石族矿物的化学通式为:AB2O4或RO • R2O3.其中A为Mg2+ , Fe2+、Zn2+、Mn2+、Co2+、 Ni2+等二价正离子,B为Al3+、Fe3+、Cr3+等三价正离子。尖晶石族矿物都是等轴晶系矿物。
该族矿物根据其成分中三价离子的不同,分为三个系列:l)尖晶石系列(铝尖晶石);2)磁铁矿系列(铁-尖晶石);3)铬铁矿系列(铬-尖晶石)。这三个系列之间,存在着不同的类质同象关系。尖晶石系列与磁铁矿系列之间为连续类质同象;尖晶石系列与铬铁矿系列为不连续的类质同象;磁铁矿系列与铭铁矿系列之间为连续的类质同象。
1.镁铝尖晶石:
镁铝尖晶石的化学式为MgO•A12O3 , MgO28. 2%, A12O3 71. 8 %,它具有良好的性质,但天然的较少。不能满足工业的需求,因此世界各国的耐火材料行业都在开发合成尖晶石原料。日前合成尖晶石原料有四种不同的形式:电熔尖晶石;烧结尖晶石砂;烧结方镁石一尖晶石砂;轻烧尖晶石。国内已能生产,主要产地(或单位)有吉林梅河口、湖南冷水滩耐火材料厂,洛阳耐火材料研究院,辽宁镁矿公司,江苏江都等。
1.1合成镁铝尖晶石的途径:
合成镁铝尖晶石有两个途径: 以工业氧化铝和轻烧镁石粉(或菱镁矿)为原料,在高温卜下煅烧而成; 以特级矾土生料和轻烧镁石粉(或菱镁矿)为原料,在高温下锻烧而成。锻烧的方法采用电熔法或烧结法。当采用烧结法合成尖晶石时,于900℃开始反应,在1400℃ 已经进行得很激烈; 至1500℃合成即趋完成。但是由于尖晶石的再结晶能力很弱,合成温度都在1650℃以上镁铝尖晶石的合成过程的关键是原料MgO与A12O3的配比。一般情况下认为MgO/ A12O3大于l比较理想,可得到较为致密的镁铝尖晶石熟料从而提高制品的高温性能。
原料的粒度对镁铝尖晶石的合成有较大影响,粒度愈细,合成尖晶石的反应愈完全。故在合成尖晶石工艺中,原料都经混合细磨工序。
1.2镁铝尖晶石的性质:
尖晶石的性质和其他氧化物特性比较中看出,尖晶石在熔点、热膨胀、硬度等方面都是较优良的材料。此外,尖晶石矿物的化学性质较稳定,抵抗碱性熔渣侵蚀能力强,也能抗熔化金属的侵蚀。
1.3镁铝尖晶石的用途:
以镁铝尖晶石为主体原料的尖晶石耐火材料如:方镁石一尖晶石砖,尖晶石一方镁石砖,尖晶石砖等已应用在钢铁、水泥、玻璃等工业部门,并不断开发新的领域。
2镁铬尖晶石:
以氧化镁和三氧化二铬为原料经高温锻烧合成的尖晶石质耐火原料。也称镁铬矿,它在自然界中存在很少,工业全是用烧结镁砂或轻烧MgO(含天然菱镁矿或海(卤)水镁砂)与铬矿经入工合成的镁铬尖晶石。
2.1合成镁铬尖晶石的途径:
镁铬尖晶石的人工合成方法是用轻烧氧化镁或烧结镁砂与铬铁矿为原料,按要求的配比加入,磨细混匀、成球,高温锻烧而成合成镁铬尖晶石砂。
2.2镁铬晶石的用途:
合成镁铬尖晶石砂,多用于制造镁铬砖,其抗渣性强,用于炼钢电炉、真空脱气等设备上,效果良好。