烧结法合成镁铁铝复合尖晶石原料的研究

发布时间：2020-05-29 10:15

【摘要】：目前,水泥回转窑烧成带用耐火材料主要以镁铁铝尖晶石砖为主。制备镁铁铝尖晶石砖,铁的来源大多是铁铝尖晶石,但自然界中不存在纯的铁铝尖晶石,其主要以铁的氧化物和氧化铝为原料,通过电熔方法和烧结方法合成。未见以氢氧化铁作为铁的来源直接合成镁铁铝复合尖晶石的研究报道。本文以电熔镁砂、烧结镁砂、轻烧镁粉、电熔镁铝尖晶石作为氧化镁的来源,以氢氧化铁、氧化铁作为铁的来源,以活性氧化铝作为铝的来源,分别埋石墨、加石墨烧成,研究埋石墨、加石墨、不同镁源、不同铁源对镁铁铝复合尖晶石原料合成的影响,并以合成的镁铁铝复合尖晶石为原料制备镁铁铝复合尖晶石砖。且本文采用的氢氧化铁是工厂废料,更具有实际应用意义。利用X射线衍射仪对试样的物相组成进行表征,应用扫描电子显微镜对试样的微观结构进行分析,通过热力学计算对镁铁铝复合尖晶石的生成机理进行阐述。结果表明:以电熔镁砂、活性氧化铝、氧化铁为原料,埋石墨烧成的试样,氧化镁和氧化铝分别与石墨发生碳热还原反应,生成了镁蒸气和铝蒸气,使试样的结构疏松,不致密;加石墨烧成的试样中镁铁铝复合尖晶石的合成率高于埋石墨烧成的试样,确定以加石墨的方式营造还原气氛;以电熔镁砂作为镁来源,氧化铁作为铁来源,试样中存在着较多的晶内气孔,结构疏松;氢氧化铁作为铁来源,试样中晶粒大小不一,晶粒尺寸相差较大,为晶间气孔;以高纯镁砂作为镁来源,氧化铁作为铁来源,试样中气孔较多,结构不致密;氢氧化铁作为铁来源,试样中晶粒较氧化铁作为铁来源的试样中晶粒发育的更成熟,晶界更完整;以轻烧镁粉作为镁来源,氢氧化铁作为铁来源,试样中晶粒较氧化铁作为铁来源的试样发育更成熟,其中加入20%轻烧镁粉的试样晶界更完整,晶格缺陷最少,此种方法合成的镁铁铝复合尖晶石的方案最佳;以预先合成的镁铁铝复合尖晶石加上高纯镁砂为原料,合成的镁铁铝复合尖晶石砖的常温耐压强度和体积密度均大于以电熔铁铝尖晶石和高纯镁砂为原料合成的镁铁铝复合尖晶石砖,抗侵蚀性能也优于以电熔铁铝尖晶石和高纯镁砂为原料合成的镁铁铝复合尖晶石砖。
【图文】：

墨对镁铁铝复合尖晶石原料合成的影响熔镁砂、活性氧化铝、氧化铁为原料，聚乙烯醇为结合剂。前得到最优配比，电熔镁砂、活性氧化铝及分析纯氧化铁三者。研究埋石墨和加石墨对镁铁铝复合尖晶石原料合成的影响，为 1#，加石墨的试样编号为 2#。D 物相分析及晶格常数计算.1 为 1#试样的 XRD 图谱。从图中可以看出，试样的物相组成玉相、FeO·Al2O3相、两种镁铁铝复合尖晶石相，镁铁铝复合分别为：Al15.99Mg7.64Fe0.37O32和 Mg8.13Al14.25Fe1.13O32。其中铁.99Mg7.64Fe0.37O32和 Mg8.13Al14.25Fe1.13O32三相的衍射峰位置重合何种矿物，做了局部放大图，见图 3.2。

试样中 FeO·Al2O3、Al15.99Mg7.64Fe0.37O32、Mg8.13Al14.25Fe1.13O32主强峰isplacement of XRD peaks of FeO·Al2O3、Al15.99Mg7.64Fe0.37O32、Mg8.13Ain the sample 3.2 的局部放大图可以看出图中的衍射峰顶部有三个小峰，三O·Al2O3、Al15.99Mg7.64Fe0.37O32和 Mg8.13Al14.25Fe1.13O32。Al15.99Mg74.25Fe1.13O32的衍射峰位较MgO·Al2O3的衍射峰位整体向小衍射拉格方程 2dsinθ=nλ可知，λ相同的 X 射线 2θ角和 d 值成反比，因此 d 值变大，晶格常数会变大，即两种镁铁铝系复合尖晶镁铝尖晶石。为了验证 X 射线检测结果，计算了晶格常数，石属于立方晶系，利用式(3.1)和(3.2)计算晶格常数（a）和晶胞7.64Fe0.37O32、 Mg8.13Al14.25Fe1.13O32的 晶 格 常 数 和 晶 胞 体 积O3。说明 Fe2+和 Fe3+扩散进入到 MgO·Al2O3中，发生固溶反应222 dh k l（33=a （3
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ175.4

【参考文献】

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本文编号：2686779