? ? 鐵鋁尖晶石的提出及合成工藝
? ? 1.鐵鋁尖晶石的提出
? ? 鎂鉻磚中的鉻和鐵有利于窯皮的形成。但是高溫條件下，鎂鉻磚中的 Fe3+不穩(wěn)定，向 Fe2+轉(zhuǎn)變；溫度降低時(shí)，F(xiàn)e2+又變回 Fe3+，產(chǎn)生體積變化，所以，盡管鎂鉻材料的高溫性能非常出色，掛窯皮性也很好，但是，在回轉(zhuǎn)窯頻繁的停窯過(guò)程中，常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低，或斷磚剝落等現(xiàn)象，這是鎂鉻磚最致命的弱點(diǎn)。
? ? 為使無(wú)鉻的鎂質(zhì)材料具有良好的窯皮形成能力，鐵的保留是非常必要的，但關(guān)鍵是控制鐵的價(jià)態(tài)為 Fe2+，避免其在 2 價(jià)和 3 價(jià)之間頻繁變化。亞鐵化合物中能夠在低溫下穩(wěn)定存在的，目前可用于耐火材料的僅有鐵鋁尖晶石，由此，鐵鋁尖晶石即成為鎂鐵尖晶石磚中 Fe、Al 元素的引入來(lái)源。但是如何穩(wěn)定控制鐵的價(jià)態(tài)為 Fe2+，進(jìn)而合成鐵鋁尖晶石，是鎂鐵尖晶石磚研制的關(guān)鍵，也是奧鎂公司獨(dú)家擁有專利多年和國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)一直未能取得突破的原因。
? ? P.M. Botta、劉會(huì)林、張君博等人都曾用燒結(jié)法合成鐵鋁尖晶石，但均存在其他組分，不是純凈的鐵鋁尖晶石，原因在于燒結(jié)合成工藝中的氣氛很難精確控制。
? ? 即使采用燒結(jié)工藝在高溫狀態(tài)合成出了鐵鋁尖晶石，但是冷卻到常溫后也不一定都以 Fe2+存在。C.E.Meyers 等人從測(cè)定晶格常變化上得到 FeO2Al2O3 在 1280℃、1380℃和 1500℃時(shí)存在的特性：氧分壓很低、溫度區(qū)域也很窄，而且很容易向尖晶石固溶體[Fe(Fe1-xAlx)2O4]過(guò)渡，因此，合成物相純度較高的鐵鋁尖晶石的困難是非常大的，也未有相關(guān)理論參考。
? ? 2.鐵鋁尖晶石的合成
? ? 經(jīng)研究后采用在 CO（g)、CO2（g)等復(fù)合氣氛下燒結(jié)的工藝合成鐵鋁尖晶石。在固體碳過(guò)剩條件下的碳-氧平衡體系，F(xiàn)eO 穩(wěn)定存在的條件為：溫度約為 668℃～711℃，區(qū)間僅為 43℃；CO約為 47%～63%，CO2 約為 37%～53%。這個(gè)條件非?？量蹋埠茈y實(shí)現(xiàn)。
? ? 為合成出鐵鋁尖晶石，如何保證 CO 和 CO2 的體積分?jǐn)?shù)，以及如何實(shí)現(xiàn)較低溫度下的反應(yīng)組分的擴(kuò)散和加快反應(yīng)的進(jìn)程是鐵鋁尖晶石合成中的關(guān)鍵。
