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    尖晶石族礦物鎂鋁尖晶石與鉻鐵礦詳解
    作者:admin  發布時間:2019-12-26 18:06  點擊率:
    通常所說的尖晶石是指所有屬于尖晶石族的礦物,狹義的尖晶石僅指鎂鋁尖晶石。
     
    尖晶石族礦物的化學通式為:AB2O,,或RO·R2O3.其中A為Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+Co2+、Ni2+等二價正離子,B為AP+、Fe+、Cr+等三價正離子。尖晶石族礦物都是等軸晶系礦物。
     
    該族礦物根據其成分中三價離子的不同,分為三個系列:1)尖晶石系列(鋁尖晶石);2)磁鐵礦系列(鐵-尖晶石);3)鉻鐵礦系列(鉻-尖晶石)。這三個系列之間,存在著不同的類質同象關系。尖晶石系列與磁鐵礦系列之間為連續類質同象:尖晶石系列與鉻鐵礦系列為不連續的類質同象:磁鐵礦系列與鉻鐵礦系列之間為連續的類質同象。
     
    1.鎂鋁尖晶石
     
    鎂鋁尖品石的化學式為MgO·A12O2,MgO28.2%,Al2O,71.8%,它具有良好的性質,但天然的較少,不能滿足工業的需求,因此世界各國的耐火材料行業都在開發合成尖晶石原料,目前合成尖晶石原料有四種不同的形式:電熔尖晶石;燒結尖晶石砂;燒結方鎂石一尖晶石砂;輕燒尖晶石。國內已能生產,主要產地(或單位)有吉林梅河口、湖南冷水灘耐火材料廠,洛陽耐火材料研究院,遼寧鎂礦公司,江蘇江都等。
     
    (1)鎂鋁尖晶石的合成
     
    合成尖晶石的反應式為:
     
    A12O3+MgO→MgA12O1(或寫成MgO·Al2O3)(AV約8%)
     
    AI2O2的來源有工業氧化鋁和特級高鋁硯土生料
     
    MgO的來源有:菱鎂礦或輕燒鎂石粉。
     
    合成鎂鋁尖晶石有兩個途徑:以工業氧化鋁和輕燒鎂石粉(或菱鎂礦)為原料,在高溫下般燒而成;以特級硯土生料和輕燒鎂石粉(或菱鎂礦)為原料,在高溫下鍛燒而成。鍛燒的方法采用電熔法或燒結法。當采用燒結法合成尖晶石時,于900C開始反應,在1400C已經進行得很激烈;至1500C合成即趨完成。但是由于尖晶石的再結晶能力很弱,合成溫度都在1650C以上。在合成時由于伴隨有6.9%的體積膨脹,加以尖晶石的再結晶能力弱,其體積密度比由電熔法合成的尖晶石要低。鎂鋁尖晶石的合成過程的關鍵是原料MgO與ALO的配比,即MgO/ALO2的值。一般情況下認為MgO/A12O3大于1比較理想,可得到較為致密的鐵鋁尖晶石熟料從而提高制品的高溫性能;從應用的角度講,MgO/A12O2值增加,鎂鋁尖晶石熟料的脆性減弱,可使制品熱震穩定性增強。
     
    原料的粒度對鎂鋁尖晶石的合成有較大影響,粒度愈細,合成尖晶石的反應愈完全。故在合成尖晶石工藝中,原料都經混合細磨工序。
     
    (2)合成鎂鋁尖晶石的化學成分
     
    電熔鎂鋁尖晶石的組成與性質、燒結鎂鋁尖晶石的組成與性質。
     
    (3)鎂鋁尖晶石的性質
     
    尖品石在熔點、熱膨脹、硬度等方面都是較優良的材料。此外,尖晶石礦物的化學性質較穩定,抵抗堿性熔渣侵蝕的能力強,亦能抗熔化金屬的侵蝕。
     
    (4)鎂鋁尖晶石的應用
     
    以鎂鋁尖晶石為主體原料的尖晶石耐火材料如:方鎂石一尖晶石磚,尖晶石一方鎂石磚,尖晶石磚等已應用在鋼鐵、水泥、玻璃等工業部門,并不斷開發新的領域。

    鋁鎂尖晶石磚
     
    2.鉻鐵礦
     
    (1)鉻鐵礦化學成分和性質
     
    在鉻鐵礦中,成分比較復雜,廣泛存在Cr,O3、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO五種基本組成的類質同象置換。因而名稱很不統一,本手冊所用名稱及其化學式如下:鐵鉻鐵礦(鎂鉻礦、鎂鉻尖晶石)MgCr2O,或MgO、Cr2O3,含Cr2O379.04%;鉻鐵礦(Mg.Fe)Cr2O,或(Mg,Fe)O,Cr2O3,含Cr2O250~65%;亞鐵鉻鐵礦(鐵鉻尖晶石)FeCr.O1或FeO-Cr2O2,含Cr2O367.91%
     
    鋁鉻鐵礦Fe(Cr,A1)01,含Cr2O32~38%;
     
    硬鉻尖晶石(Mg.Fe)(Cr,A1)2O1,含Cr2O332~50%。
     
    通常人們所說的鉻鐵礦,在其成分中或多或少地存在著鎂,而純凈的FeCr2O,在地殼中很少見到,因此本手冊將鉻鐵礦這個常用名稱用(Mg,Fe)Cr2O,表示。
     
    鉻鐵礦主要產于超基性巖,常與橄欖石、蛇紋石共生。我國主要產地有西藏、新疆等地。
     
    (2)鉻鐵礦石技術要求
     
    按化學成分將耐火材料用鉻礦石分為四個等級。
     
    (3)鉻鐵礦的性質
     
    鉻鐵礦為等軸晶系,a0=0.8305~0.8344nm,晶體結構屬正常尖晶石型,晶體呈細小八面體,但很少見,通常成粒狀和塊狀集合體,黑色,條痕褐色。硬度5.5~6.5,無解理,性脆,密度4.2~4.8g/cm²。熔點高(2180C),膨脹系數(100~1100C)8.2×10-6/C。具弱磁性,含鐵量高者磁性較強??乖詮?,與任何爐渣不起反應。
     
    鉻鐵礦的熱膨脹,約在850C以上顯著增加,到高溫反又發生收縮,約從1500℃呈現急劇收縮。但由于鉻鐵礦可以固溶體吸收MgO,結果會引起晶格膨脹,也就是說在鉻鐵礦中添加MgO加熱時,可以消除它的燒成收縮。
     
    (4)鉻鐵礦的應用
     
    鉻鐵礦主要用來煉鉻鐵。鉻鐵主要用作特種鋼的加入料,以增加鋼的硬度、韌性、延性耐熱性、耐磨性和防蝕性,還可用來煉制不銹鋼。低品級的鉻鐵礦是鎂鉻質,鉻鎂質耐火材料的基本原料,是輝綠巖鑄石的配料。輝綠巖鑄石使用鉻鐵礦作結晶劑,可加速結晶作用鎂鉻(或鉻鎂質)耐火材料應用于爐外精煉爐、水泥回轉窯,煉銅轉爐等爐窯。
     
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