鎂鋁尖晶石具有良好的抗侵蝕能力，熱震穩(wěn)定性好，其最主要的用途：一是代替鎂鉻砂制造鎂鋁尖石磚用于水泥回轉(zhuǎn)窯，不但避免了鉻公害，而且具有極好的抗剝落性，二是用于制作鋼包澆注料，大大提高鋼包襯的抗侵蝕能力。其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，如鎂鋁尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工業(yè)等。鎂鋁尖晶石是極具發(fā)展前景的高級(jí)耐火原料。
尖晶石是鎂鋁氧化物組成的礦物，因含有鎂、鐵、鋅、錳等元素，可以分為很多種，如鋁尖晶石、鐵尖晶石、鋅尖晶石、錳尖晶石、鉻尖晶石等。由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的顏色 。
1鎂鋁尖晶石原料的合成方法
(1)輕燒法
活性鎂鋁尖晶石粉
(2)燒結(jié)法
燒結(jié)鎂鋁尖晶石砂，主要指以輕燒鎂粉、工業(yè)氧化鋁或優(yōu)質(zhì)鋁礬土為原料，經(jīng)配合、磨細(xì)、成形煅燒制得鎂鋁尖晶石原料。從合成鎂鋁尖晶石的機(jī)理可以推知：增大原理細(xì)度、提高成型壓力、升高合成溫度，換句話說(shuō)就是減少擴(kuò)散距離、增大接觸面積、提高擴(kuò)散能力都有利于鎂鋁尖晶石的合成反應(yīng)。
(3)電熔法
電熔鎂鋁尖晶石砂，主要指采用輕燒鎂粉、工業(yè)氧化鋁或優(yōu)質(zhì)礬土為原料，經(jīng)配料、熔融、冷卻、破碎后制成。電熔鎂鋁尖晶石的主要優(yōu)點(diǎn)是晶體發(fā)育好、晶粒尺寸大、組織結(jié)構(gòu)致密、抗侵蝕性強(qiáng)。
2鎂鋁尖晶石的合成方法
合成鎂鋁尖晶石的方法主要有燒結(jié)法和電熔法。燒結(jié)法是指將氫氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁等原料與碳酸鎂、氫氧化鎂等含鎂原料，按照要求組成配料，共同細(xì)磨，壓球(坯)，于1750℃以上的回轉(zhuǎn)窯或豎窯中高溫煅燒，即可得到燒結(jié)法合成的鎂鋁尖晶石，具體而言，可以分為一步法、一步半法和二步法。
一步法燒結(jié)合成菱鎂礦+鋁礬土生料→干法共磨→成型→燒成→尖晶石熟料一步半法燒結(jié)合成輕燒鎂粉+鋁礬土生料→干法共磨→成型→燒成→尖晶石熟料二步法燒結(jié)合成菱鎂礦+鋁礬土生料→干法共磨→成型→輕燒(1300℃左右)→破碎→成型→燒成→尖晶石熟料另外，將壓制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低溫下煅燒，可以制得活性尖晶石，與燒結(jié)尖晶石不同，活性尖晶石中含有未反應(yīng)的w(Al2O3)10~15%，w(MgO)5%~10%。
燒結(jié)法合成的尖晶石，由于原料含有SiO2、CaO、Fe2O3等雜質(zhì)，所以合成砂中除含有MgAl2O4外，常常含有MgSi2O4、CaMgSiO4等雜質(zhì)礦物以及多余的Al2O3和MgO。
電熔法合成鎂鋁尖晶石砂，可以選用各種純度的含鎂含鋁原料。在合成尖晶石的原料中，w(Mg0)含量一直在35%~50%范圍內(nèi)選定。MgO含最過(guò)高或過(guò)低都對(duì)合成砂的熔化不利，由于黏度高而使熔體難以澆注，而加入鉻礦對(duì)熔體的熔化和澆往都有益。
配制的混合料可以在傾動(dòng)式電爐或漩渦熔化爐中熔化。漩渦式熔化爐可以熔制各種配方的電熔尖晶石，它是將選定比例的混合料在該爐內(nèi)加熱到高于熔化溫度150~250℃(熔池的極限溫度是2300℃)，所以可以熔制熔點(diǎn)不高于2150℃的材料。電熔塊的位置不同，其結(jié)構(gòu)是不同的，一般在上部和周邊的蜂窩形氣孔較多，其中符合尖晶石理論組成的熔塊氣孔率最大，但是含有過(guò)量的MgO或加Cr2O3熔塊的氣孔率較低。因此，生產(chǎn)電熔尖晶石砂的關(guān)鍵是如何獲得具有均勻結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，同時(shí)適當(dāng)排除氣孔以減少產(chǎn)品的氣孔率偏析。另外，加入Cr2O3還可以提高熔融材料的耐高溫性能。
尖晶石熔塊的尖晶石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在80%以上，其余為硅酸鹽和玻璃狀物質(zhì)。尖晶石熔塊中，高于最低共熔點(diǎn)溫度下結(jié)晶的無(wú)雜質(zhì)尖晶石為一次尖晶石，而在低于最低共熔點(diǎn)溫度下析出的尖晶石固溶體稱(chēng)為二次尖晶石。通常，二次尖晶石在熔塊上部結(jié)晶，而-一次尖晶石在熔塊下部結(jié)晶。
無(wú)Cr2O3電熔尖晶石的晶格參數(shù)同正常尖晶石相近，加Cr2O3時(shí)則發(fā)現(xiàn)晶格明顯畸變，表明Cr2O3按照置換型固溶體溶于尖晶石晶格中。
通過(guò)控制出爐體的冷卻速度，可以制得結(jié)晶程度不同的電熔尖晶石。用結(jié)構(gòu)缺陷較高的尖晶石生產(chǎn)鎂尖晶石制品時(shí)，可以保證在燒成時(shí)具有所要求的燒結(jié)活性。
3合成鎂鋁尖晶石的主要途徑
由于鎂鋁尖晶石的熱膨脹系數(shù)小，因而以其為結(jié)合相的耐火制品熱震穩(wěn)定性相對(duì)較高。另外，由于尖晶石具有硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、熔點(diǎn)高等良好的性質(zhì)，在高溫下抵抗各種熔體侵蝕作用的能力非常強(qiáng)，所以在制品中由于尖晶石礦體的存在，改善了制品的高溫性能。盡管尖晶石具有上述性質(zhì)，但天然的鎂鋁尖晶石卻極少，不能滿(mǎn)足需要，因此近代一般采用人工合成法。人工合成鎂鋁尖晶石主要是采用MgO和Al2O3原料以電熔法、燒結(jié)法或在燒結(jié)過(guò)程中獲得。
