- Pasir spinel Magnesia-alumina.
Rumus kimia magnesium-aluminium spinel MgAl2O4 atau MgO-Al2O3, kandungan teoritis ω (MgO) = 28,3%, ω (Al2O3) = 71,7%. Magnesia-alumina spinel alami jarang ditemukan, dan semua aplikasi industri adalah produk sintetis. Magnesia alumina spinel memiliki ketahanan yang baik terhadap erosi, abrasi, dan stabilitas kejut termal yang baik. Menurut metode sintesis dibagi menjadi metode sintering dan metode elektrofusi.
Titik leleh larutan padat spinel MgAl adalah 2135 ℃. Karena reaksi MgO dan Al2O3 untuk membentuk spinel, ada sekitar 5% hingga 8% ekspansi volume, yang menimbulkan beberapa kesulitan pada proses densifikasi proses sintesis spinel Mg-Al. Sintesis Mg-Al spinel termasuk dalam reaksi fase padat, yang dapat dilihat sebagai ion oksigen dengan jari-jari yang lebih besar melakukan akumulasi kompak, sedangkan ion Mg dan Al dengan jari-jari yang lebih kecil berdifusi satu sama lain dalam kerangka akumulasi kompak ion oksigen tetap.
(1) Pasir spinel magnesia-alumina yang disinter.
Spinel sintetis yang disinter biasanya merupakan MgO dengan kemurnian tinggi yang dibakar ringan (fraksi massa pengotor kurang dari 3%) dan alumina industri atau penggilingan campuran alumina, balling, ke dalam tanur putar suhu tinggi atau kalsinasi tanur api terbalik. Sebagian besar digunakan dalam persiapan kiln semen dengan batu bata magnesit spinel.
Tabel berikut ini menunjukkan indeks teknis khas pasir spinel yang kaya magnesium.
| SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Kepadatan massal / g-cm-3 |
| 0.23 | 0.64 | 47.53 | 50.78 | 0.31 | 3.31 |
Karakteristik mikrostruktur spinel magnesium-alumina yang disinter bergantung pada jenis bahan baku dan parameter proses sintesis. Percobaan memilih bubuk alumina industri dan bubuk magnesium oksida yang dibakar ringan yang diproduksi oleh sebuah perusahaan sebagai bahan baku untuk sintesis spinel kaya magnesium. Fase kristal utama spinel kaya magnesium adalah magnesia-alumina spinel dan magnesit, ukuran butiran spinel magnesia-alumina adalah 10-30μm, distribusi intergranular kristal magnesit granular, ukurannya lebih kecil dari butiran spinel magnesium-alumina.
(2) Pasir spinel magnesia-alumina yang dielektrofusi.
Spinel magnesia-alumina elektrofusi terbuat dari magnesit dan alumina industri sebagai bahan baku, menggunakan tungku busur listrik untuk melelehkan dan mensintesis spinel, yang memiliki karakteristik proses sederhana dan kristal besar dengan kepadatan tinggi dari spinel yang disintesis. Spinel sintetis fusi listrik sering digunakan sebagai bahan baku untuk tungku pemurnian, pelat geser, dan produk spinel lainnya.
Tabel berikut menunjukkan indeks teknis pasir magnesium aluminium spinel leburan listrik yang khas.
| SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | Kepadatan massal / g-cm-3 |
| 2.51 | 0.60 | 30.53 | 61.54 | 0.73 | 2.79 | 3.40 |
Struktur mikro spinel magnesia-alumina elektrofusi dicirikan oleh fase kristal utama spinel magnesia-alumina dengan sejumlah kecil magnesia-olivin. Kristal spinel lengkap dan kasar, di atas beberapa ratus mikron, dengan kepadatan tinggi.
2. Pasir spinel magnesium-kromium.
Pasir spinel magnesium-kromium adalah bahan baku tahan api kompleks magnesia yang diperoleh dengan sintesis buatan dengan kristal dasar magnesia dan spinel sekunder sebagai mineral utama. sistem Mg0-Cr2O3 sangat mirip dengan MgO-Al2O3, dan ada senyawa magnesia-kromium spinel MgO-Cr2O3 dalam sistem, yang merupakan dasar teoritis sintesis pasir spinel magnesium-kromium. Biasanya pembuatan komposit magnesia-kromium spinel dan pasir magnesia dari batu bata magnesia-kromium, terutama batu bata magnesia-kromium yang digabungkan secara langsung, banyak digunakan dalam metalurgi, bahan bangunan, dan bidang industri lainnya.
Saat ini, pasar banyak digunakan terutama 20 pasir magnesium-kromium dan 36 pasir magnesium-kromium. Biasanya kadar pasir magnesium-kromium terkait dengan kandungan kromium oksida dalam pasir magnesium-kromium. Tabel berikut menunjukkan indeks teknis pasir magnesium-kromium yang khas.
| Judul | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Cr2O3 | Kepadatan massal / g-cm-3 |
| 20 Pasir magnesium-kromium | 0.99 | 0.98 | 67.76 | 3.46 | 5.81 | 20.94 | 3.65 |
| 36 Pasir magnesium-kromium | 0.78 | 0.53 | 48.72 | 5.74 | 8.43 | 36.12 | 3.82 |
Struktur mikro pasir magnesium-kromium dicirikan oleh fase kristal utama magnesit dan spinel magnesium-kromium. Dari diagram morfologi lembaran cahayanya, dapat dilihat bahwa abu-abu adalah fase kristal utama dari magnesit, putih adalah spinel sekunder dari desolvasi, abu-abu-putih adalah fase silikat, dan butiran magnesit digabungkan oleh fase spinel dan silikat di antara keduanya. Dibandingkan dengan pasir kromium magnesium-kromium 20 elektrofusi, ukuran kristal spinel pasir kromium magnesium-kromium 36 besar, dan ada fenomena agregasi spinel.
3. Pasir spinel besi-aluminium: Pasir spinel besi-aluminium
Spinel besi-aluminium adalah mineral langka di alam. Rumus kimianya adalah FeAl2O4. Ini adalah sistem kristal ortoklinik, isometrik, sebagian besar kristalisasi oktahedral. Titik lelehnya adalah 1780 ℃. Ini adalah satu-satunya senyawa stabil dalam sistem FeO-Al2O3. FeO-Al spinel memiliki sifat yang baik, dengan titik leleh tinggi (1780 ℃) dan koefisien muai panas yang rendah. Ketika ditambahkan ke batu bata tahan api, spinel besi-aluminium memberikan sifat fisikokimia yang sangat baik pada batu bata. Namun, jarang ada di alam dan harus disintesis secara artifisial, umumnya dengan metode elektrofusi dan sintering untuk mensintesis spinel besi-aluminium.
Dengan mengamati diagram fasa dari sistem FeO-Al2O3, ditemukan bahwa ada senyawa cair dengan titik leleh 1780°C di bawah 1750°C adalah senyawa yang stabil hanya di wilayah di mana oksida besi FeO dapat eksis secara stabil untuk memastikan bahwa senyawa yang terbentuk dengan Al2O3 adalah spinel FeO-Al2O3. Dan dalam kondisi di luar wilayah keberadaan FeO yang stabil, produk yang diperoleh dengan aksi oksida besi dan Al23 sulit untuk mengatakan bahwa itu adalah spinel FeO-Al2O3, tetapi mungkin merupakan larutan padat yang mengandung sejumlah besar atau terutama Fe2O3-Al2O3.
Dari morfologi struktur mikro spinel besi-aluminium elektrofusi dan spinel besi-aluminium sinter, tampaknya fase kristal utama keduanya adalah spinel besi-aluminium. Perbedaannya adalah bahwa ukuran kristal spinel besi-aluminium leburan besar, mencapai beberapa ratus mikron, dan kepadatan bahan bakunya tinggi, tetapi keseragamannya tidak tinggi, dan fase pengotor terkonsentrasi. Ukuran kristal spinel besi-aluminium yang disinter antara 20 ~ 40m, ukuran kristal lebih seragam, kepadatan bahan baku tidak tinggi, mengandung lebih banyak pori-pori terbuka, dan ukuran pori lebih besar.
