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一文了解镁铝尖晶石制备方法

镁铝尖晶石(MA)具有优良的性能,如高熔点(2135)、高硬度(16GPa)、低热膨胀性、高耐腐蚀性、优异的光学性能等,其被广泛用于耐火材料、湿度传感器、透明陶瓷材料、阳极材料、人造凸缘材料和催化材料等。在耐火材料领域,镁铝尖晶石原料主要用来制备镁铝尖晶石砖、方镁石-镁铝尖晶石砖、方镁石-镁铝尖晶石-碳砖以及刚玉-尖晶石浇注料等,是消耗量较多的耐火原料之一。

      有研究表明,添加剂能够促进镁铝尖晶石的形成,可促进晶型转化,降低制备温度。在制备镁铝尖晶石原料过程中所用添加剂主要有稀土氧化物(Y2O3La2O3Nd2O3CeO2)、氟化物(CaF2MgF2AlF3)、其他氧化物(ZnOTiO2SnO2)以及复合添加剂(B2O3和氟化物)。以下综述了合成镁铝尖晶石时不同添加剂的加入量、引入方式以及作用机制

氧化物在镁铝尖晶石原料合成中的作用

 稀土氧化物熔点高,化学活性大,有较好的抗侵蚀性。Y2O3La2O3Nd2O3CeO2等稀土氧化物对镁铝尖晶石的合成均有一定的影响。

氟化物在镁铝尖晶石原料合成中的作用

 氟化物可以促进镁铝尖晶石的形成。Kosti等的研究发现,F掺入晶格中取代O2,增大了阳离子空位浓度,增强了阳离子的扩散,促进尖晶石的形成;Huang等的研究发现,添加LiF降低了尖晶石形成温度,并通过形成液相增加了尖晶石含量。

镁铝尖晶石的合成方法

镁铝尖晶石的合成方法有电熔法、烧结法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、燃烧合成法、溶液蒸发法和超临界法等。其主要有烧结法。

烧结法

 烧结法是指将氢氧化铝、烧结氧化铝等原料与碳酸镁、氢氧化镁等含镁原料,按照要求组成配料,共同细磨,压球(),于1750℃以上的回转窑或竖窑中高温煅烧,即可得到烧结法合成的镁铝尖晶石,具体而言,可以分为一步法、一步半法和二步法。

 一步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料

 一步半法烧结合成轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料

 二步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧(1300℃左右)→破碎→成型→烧成→尖晶石熟料

 另外,将压制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低温下煅烧,可以制得活性尖晶石,与烧结尖晶石不同,活性尖晶石中含有未反应的w(Al2O3)10~15%w(MgO)5%~10%

 烧结法合成的尖晶石,由于原料含有SiO2CaOFe2O3等杂质,所以合成砂中除含有MgAl2O4外,常常含有MgSi2O4CaMgSiO4等杂质矿物以及多余的Al2O3MgO

    来源:中国分体网