- Areia de espinélio de magnésia-alumina.
Fórmula química do espinélio de magnésio-alumínio MgAl2O4 ou MgO-Al2O3, teor teórico ω(MgO) = 28,3%, ω(Al2O3) = 71,7%. O espinélio de magnésia-alumina natural é raro, e todas as aplicações industriais são produtos sintéticos. O espinélio de magnésia-alumina tem boa resistência à erosão, à abrasão e boa estabilidade ao choque térmico. De acordo com o método de síntese, divide-se em método de sinterização e método de electrofusão.
O ponto de fusão da solução sólida de espinélio MgAl é 2135 ℃. Devido à reação de MgO e Al2O3 para formar espinélio, há cerca de 5% a 8% de expansão de volume, o que coloca algumas dificuldades para a densificação do processo de síntese de espinélio Mg-Al. A síntese do espinélio de Mg-Al pertence à reação de fase sólida, que pode ser vista como a acumulação compacta de iões de oxigénio de raio maior, enquanto os iões de Mg e Al de raio menor se difundem mutuamente no quadro da acumulação compacta de iões de oxigénio fixos.
(1) Areia de espinélio de magnésia-alumina sinterizada.
O espinélio sintético sinterizado é geralmente MgO de alta pureza ligeiramente queimado (fração de massa de impurezas inferior a 3%) e alumina industrial ou alumina misturada com moagem, esferificação, em forno rotativo de alta temperatura ou calcinação em forno de chama invertida. Utilizado principalmente na preparação de fornos de cimento com magnesite e tijolos de espinélio.
O quadro seguinte mostra o índice técnico típico da areia de espinélio rica em magnésia.
| SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Densidade a granel/g-cm-3 |
| 0.23 | 0.64 | 47.53 | 50.78 | 0.31 | 3.31 |
As caraterísticas microestruturais do espinélio de magnésia-alumina sinterizado dependem do tipo de matéria-prima e dos parâmetros do processo de síntese. As experiências escolheram pó de alumina industrial e pó de óxido de magnésio ligeiramente queimado produzido por uma empresa como matérias-primas para a síntese de espinélio rico em magnésio. A principal fase cristalina do espinélio rico em magnésio é o espinélio de magnésia-alumina e a magnesite, o tamanho de grão do espinélio de magnésia-alumina é de 10-30μm, a distribuição intergranular de cristais de magnesite granular, o tamanho de grãos de espinélio de magnésia-alumina mais pequenos.
(2) Areia de espinélio de magnésia-alumina electrofundida.
O espinélio de magnésia-alumina electrofundido é feito de magnesite e alumina industrial como matérias-primas, utilizando um forno de arco elétrico para fundir e sintetizar espinélio, que tem as caraterísticas de um processo simples e cristais grandes com alta densidade do espinélio sintetizado. O espinélio sintético de fusão eléctrica é frequentemente utilizado como matéria-prima para fornos de refinação, placas deslizantes e outros produtos de espinélio.
A tabela seguinte mostra o índice técnico típico da areia de espinélio de alumínio e magnésio fundido para fins eléctricos.
| SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | Densidade a granel/g-cm-3 |
| 2.51 | 0.60 | 30.53 | 61.54 | 0.73 | 2.79 | 3.40 |
A microestrutura do espinélio de magnésia-alumina electrofundido é caracterizada pela fase cristalina principal de espinélio de magnésia-alumina com uma pequena quantidade de magnésia-olivina. Os cristais de espinélio são completos e grosseiros, acima de várias centenas de microns, com alta densidade.
2. Areia de espinélio de magnésio-crómio.
A areia de espinélio de magnésia-crómio é uma matéria-prima refractária complexa de magnésia obtida por síntese artificial com cristal de base de magnésia e espinélio secundário como mineral principal. O sistema Mg0-Cr2O3 é muito semelhante ao MgO-Al2O3, e existe um espinélio de magnésia-crómio composto MgO-Cr2O3 no sistema, que é a base teórica da síntese de areia de espinélio de magnésia-crómio. Normalmente, o espinélio de magnésia-crómio e a areia de magnésia são compostos para o fabrico de tijolos de magnésia-crómio, especialmente tijolos de magnésia-crómio diretamente combinados, amplamente utilizados na metalurgia, materiais de construção e outros domínios industriais.
Atualmente, o mercado é amplamente utilizado, principalmente areia de magnésio-crómio 20 e areia de magnésio-crómio 36. Normalmente, o grau da areia de magnésio-crómio está relacionado com o teor de óxido de crómio na areia de magnésio-crómio. O quadro seguinte mostra o índice técnico típico da areia de magnésio-crómio.
| Título | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Cr2O3 | Densidade a granel/g-cm-3 |
| 20 Areia de magnésio-crómio | 0.99 | 0.98 | 67.76 | 3.46 | 5.81 | 20.94 | 3.65 |
| 36 Areia de magnésio-crómio | 0.78 | 0.53 | 48.72 | 5.74 | 8.43 | 36.12 | 3.82 |
A microestrutura da areia de magnésia-crómio é caracterizada pela fase cristalina principal magnesite e pelo espinélio de magnésia-crómio. A partir do seu diagrama de morfologia de folha clara, pode ver-se que o cinzento é a fase cristalina principal da magnesite, o branco é o espinélio secundário da dessolvatação, o cinzento-branco é a fase de silicato, e os grãos de magnesite são combinados pela fase de espinélio e silicato entre eles. Em comparação com a areia de magnésio-crómio de 20 crómio electrofundida, o tamanho cristalino do espinélio da areia de magnésio-crómio de 36 crómio é grande e existe um fenómeno de agregação de espinélio.
3. Areia de espinélio ferro-alumínio：
O espinélio ferro-alumínio é um mineral raro na natureza. A fórmula química é FeAl2O4. É um sistema cristalino ortoclínico e isométrico, principalmente cristalização octaédrica. Seu ponto de fusão é 1780 ℃. É o único composto estável no sistema FeO-Al2O3. O espinélio FeO-Al tem boas propriedades, com alto ponto de fusão (1780 ℃) e baixo coeficiente de expansão térmica. Quando adicionado a tijolos refratários, o espinélio de ferro-alumínio confere excelentes propriedades físico-químicas aos tijolos. No entanto, raramente existe na natureza e deve ser sintetizado artificialmente, geralmente por métodos de eletrofusão e sinterização para sintetizar espinélio de ferro-alumínio.
Observando o diagrama de fases do sistema FeO-Al2O3, verifica-se que existe um composto fundido com um ponto de fusão de 1780°C abaixo de 1750°C é um composto estável apenas na região onde o óxido ferroso FeO pode existir de forma estável para garantir que o composto formado com Al2O3 é FeO-Al2O3 espinélio. E nas condições fora da região de presença estável de FeO, o produto obtido pela ação do óxido de ferro e Al23 é difícil de dizer que é espinélio FeO-Al2O3, mas pode ser uma solução sólida contendo uma grande quantidade ou principalmente Fe2O3-Al2O3.
A partir da morfologia da microestrutura do espinélio ferro-alumínio electrofundido e do espinélio ferro-alumínio sinterizado, parece que a principal fase cristalina de ambos é o espinélio ferro-alumínio. A diferença é que o tamanho do cristal do espinélio ferro-alumínio fundido é grande, atingindo várias centenas de microns, e a densidade das matérias-primas é alta, mas a uniformidade não é alta e a fase de impureza está concentrada. O espinélio ferro-alumínio sinterizado tem uma dimensão cristalina entre 20 ~ 40 m, é mais uniforme e a densidade da matéria-prima não é elevada, contém mais poros abertos e a dimensão dos poros é maior.
