Магнієво-алюмінієвий/магнієво-хромовий/залізо-алюмінієвий шпінельний пісок структура кристалічної фази та індекс

1. Магнезіально-глиноземний шпінельний пісок.

Магнієво-алюмінієва шпінель хімічна формула MgAl2O4 або MgO-Al2O3, теоретичний вміст ω(MgO) = 28,3%, ω(Al2O3) = 71,7%. Природна магнезіально-глиноземна шпінель зустрічається рідко, і всі промислові застосування є синтетичними продуктами. Магнезіально-глиноземна шпінель має хорошу стійкість до ерозії, стирання і хорошу термостійкість. За методом синтезу поділяється на метод спікання та метод електроплавлення.
Температура плавлення твердого розчину шпінелі MgAl становить 2135 ℃. Внаслідок реакції MgO і Al2O3 з утворенням шпінелі відбувається об'ємне розширення від 5% до 8%, що створює певні труднощі для ущільнення процесу синтезу Mg-Al шпінелі. Синтез Mg-Al шпінелі належить до твердофазної реакції, яку можна розглядати як компактне накопичення іонів кисню більшого радіусу, в той час як іони Mg і Al меншого радіусу дифундують один до одного в рамках фіксованого компактного накопичення іонів кисню.
(1) Спечений магнезіально-глиноземний шпінельний пісок.
Спечена синтетична шпінель - це, як правило, високочистий злегка обпалений MgO (масова частка домішок менше 3%) і промисловий глинозем або суміш глинозему, подрібнений, обпалений у високотемпературній обертовій печі або печі з інвертованим полум'ям. В основному використовується при приготуванні цементу в печі з магнезитом і шпінельної цегли.

У наступній таблиці наведено типові технічні показники шпінельного піску, багатого на магнезію.

Мікроструктурні характеристики спеченої магнезіально-глиноземної шпінелі залежать від типу сировини та параметрів процесу синтезу. Сировиною для синтезу збагаченої магнієм шпінелі було обрано промисловий порошок глинозему та злегка обпалений порошок оксиду магнію, що виробляється на підприємстві. Основною кристалічною фазою збагаченої магнієм шпінелі є магнезіально-глиноземна шпінель і магнезит, розмір зерен магнезіально-глиноземної шпінелі становить 10-30 мкм, міжзерновий розподіл гранульованих кристалів магнезиту, розмір яких менший, ніж зерен магнезіально-глиноземної шпінелі.
(2) Електроплавлений магнезіально-глиноземний шпінельний пісок.
Електроплавлена магнезіально-глиноземна шпінель виготовляється з магнезиту і технічного глинозему в якості сировини, з використанням електродугової печі для плавлення і синтезу шпінелі, яка має характеристики простого процесу і великих кристалів з високою щільністю синтезованої шпінелі. Електроплавлена синтетична шпінель часто використовується як сировина для рафінувальних печей, розсувних пластин та інших виробів зі шпінелі.

У наступній таблиці наведено типовий технічний індекс електроплавленого магнієво-алюмінієвого шпінельного піску.

Мікроструктура електроплавленої магнезіально-глиноземної шпінелі характеризується наявністю основної кристалічної фази магнезіально-глиноземної шпінелі з невеликою кількістю магнезіально-олівінової. Кристали шпінелі повні і грубі, розміром понад кілька сотень мікрон, з високою щільністю.
2. Магнієво-хромовий шпінельний пісок.
Магнієво-хромовий шпінельний пісок - це магнезіальна складна вогнетривка сировина, отримана шляхом штучного синтезу з основним кристалом магнезії та вторинною шпінеллю в якості основного мінералу. система Mg0-Cr2O3 дуже схожа на MgO-Al2O3, і в системі є складна магнієво-хромова шпінель MgO-Cr2O3, яка є теоретичною основою синтезу магнієво-хромового шпінельного піску. Зазвичай магнієво-хромова шпінель і магнієвий пісок використовуються для виробництва магнієво-хромової цегли, особливо безпосередньо комбінованої магнієво-хромової цегли, яка широко застосовується в металургії, виробництві будівельних матеріалів та інших промислових галузях.

В даний час на ринку широко використовується в основному магнієво-хромовий пісок 20 і магнієво-хромовий пісок 36. Зазвичай марка магнієво-хромового піску пов'язана з вмістом оксиду хрому в магнієво-хромовому піску. У наступній таблиці наведено типовий технічний показник магнієво-хромового піску.

Мікроструктура магнезиально-хромового піску характеризується наявністю основної кристалічної фази магнезиту та магнезиально-хромової шпінелі. З його світлової діаграми морфології видно, що сірий колір є основною кристалічною фазою магнезиту, білий - вторинною шпінеллю спустошення, сіро-білий - силікатною фазою, а зерна магнезиту об'єднані фазою шпінелі та силікатною фазою між собою. Порівняно з електроплавленим 20-хромовим магнієво-хромовим піском, 36-хромовий магнієво-хромовий пісок має великий кристалічний розмір шпінелі, і спостерігається явище агрегації шпінелі.
3. Залізо-алюмінієвий шпінельний пісок:.

Залізо-алюмінієва шпінель - рідкісний мінерал у природі. Хімічна формула - FeAl2O4. Це ортоклінна, ізометрична кристалічна система, переважно октаедричної кристалізації. Його температура плавлення становить 1780 ℃. Це єдина стабільна сполука в системі FeO-Al2O3. FeO-Al шпінель має хороші властивості, з високою температурою плавлення (1780 ℃) і низьким коефіцієнтом теплового розширення. При додаванні до вогнетривкої цегли залізо-алюмінієва шпінель надає цеглі чудових фізико-хімічних властивостей. Однак вона рідко зустрічається в природі і повинна бути синтезована штучно, як правило, методами електроплавлення та спікання для синтезу залізо-алюмінієвої шпінелі.
Спостерігаючи фазову діаграму системи FeO-Al2O3, виявлено, що існує розплавлена сполука з температурою плавлення 1780°С нижче 1750°С, яка є стабільною сполукою тільки в тій області, де може стабільно існувати оксид заліза FeO, що дозволяє стверджувати, що сполука, утворена з Al2O3 є шпінеллю FeO-Al2O3. А в умовах за межами області стабільної присутності FeO, продукт, отриманий в результаті дії оксиду заліза і Al23, важко назвати шпінеллю FeO-Al2O3, але він може бути твердим розчином, що містить велику кількість або переважно Fe2O3-Al2O3.
З морфології мікроструктури електроплавленої залізо-алюмінієвої шпінелі та спеченої залізо-алюмінієвої шпінелі здається, що основною кристалічною фазою обох є залізо-алюмінієва шпінель. Різниця полягає в тому, що розмір кристалів плавленої залізо-алюмінієвої шпінелі великий, досягаючи декількох сотень мікрон, а щільність сировини висока, але однорідність невисока, а домішкова фаза концентрована. Розмір кристалів спеченої залізо-алюмінієвої шпінелі від 20 до 40 м, розмір кристалів більш рівномірний, щільність сировини невисока, містить більше відкритих пор, а розмір пор більший.