Magnezyum-alüminyum/magnezyum-krom/demir-alüminyum spinel kum yapısı kristal fazı ve indeksi

1. Magnezya-alümina spinel kumu.

Magnezyum-alüminyum spinel kimyasal formülü MgAl2O4 veya MgO-Al2O3, teorik içerik ω(MgO) = 28.3%, ω(Al2O3) = 71.7%. Doğal magnezya-alümina spinel nadiren bulunur ve endüstriyel uygulamaların tamamı sentetik ürünlerdir. Magnezya alümina spinel erozyona, aşınmaya ve iyi termal şok stabilitesine karşı iyi bir dirence sahiptir. Sentez yöntemine göre sinterleme yöntemi ve elektrofüzyon yöntemi olarak ikiye ayrılır.
MgAl spinel katı çözeltisinin erime noktası 2135°C'dir. Spinel oluşturmak için MgO ve Al2O3'ün reaksiyonu nedeniyle, yaklaşık 5% ila 8% hacim genişlemesi vardır, bu da Mg-Al spinel sentez işleminin yoğunlaştırılmasında bazı zorluklar ortaya çıkarır. Mg-Al spinel sentezi, daha büyük yarıçaplı oksijen iyonlarının kompakt birikim yapması olarak görülebilen katı faz reaksiyonuna aitken, daha küçük yarıçaplı Mg ve Al iyonları sabit oksijen iyonu kompakt birikimi çerçevesinde birbirlerine yayılır.
(1) Sinterlenmiş magnezya-alümina spinel kumu.
Sinterlenmiş sentetik spinel genellikle yüksek saflıkta hafif yanmış MgO (3%'den daha az safsızlık kütle fraksiyonu) ve endüstriyel alümina veya alümina karışık öğütme, bilyeleme, yüksek sıcaklıkta döner fırın veya ters alevli fırın kalsinasyonudur. Çoğunlukla manyezitli bir spinel tuğla ile çimento fırınının hazırlanmasında kullanılır.

Aşağıdaki tabloda magnezyum açısından zengin spinel kumun tipik teknik indeksi gösterilmektedir.

Sinterlenmiş magnezyum-alümina spinelin mikroyapısal özellikleri hammadde türüne ve sentez süreci parametrelerine bağlıdır. Deneylerde, magnezyumca zengin spinel sentezi için hammadde olarak bir şirket tarafından üretilen endüstriyel alümina tozu ve hafif yanmış magnezyum oksit tozu seçilmiştir. Magnezyumca zengin spinelin ana kristal fazı magnezya-alümina spinel ve manyezittir, magnezya-alümina spinel tane boyutu 10-30μm'dir, granüler manyezit kristallerinin taneler arası dağılımı, magnezya-alümina spinel tanelerinden daha küçük boyuttadır.
(2) Elektrofüzyonlu magnezyum-alümina spinel kumu.
Elektrofüzyon magnezya-alümina spinel, basit işlem ve sentezlenen spinelin yüksek yoğunluğuna sahip büyük kristaller özelliklerine sahip spineli eritmek ve sentezlemek için elektrik ark ocağı kullanılarak hammadde olarak magnezit ve endüstriyel alüminadan yapılır. Elektrik füzyon sentetik spinel genellikle rafine fırınlar, kayar plakalar ve diğer spinel ürünleri için hammadde olarak kullanılır.

Aşağıdaki tabloda tipik elektrikli erimiş magnezyum alüminyum spinel kum teknik indeksi gösterilmektedir.

Elektrofüzyon magnezya-alümina spinelin mikro yapısı, az miktarda magnezya-olivin içeren ana kristal faz magnezya-alümina spinel ile karakterize edilir. Spinel kristalleri, birkaç yüz mikronun üzerinde, yüksek yoğunluklu, tam ve kabadır.
2. Magnezyum-krom spinel kum.
Magnezya-krom spinel kumu, ana mineral olarak magnezya baz kristali ve ikincil spinel ile yapay sentez yoluyla elde edilen magnezya kompleks refrakter bir hammaddedir. Mg0-Cr2O3 sistemi MgO-Al2O3'e çok benzer ve sistemde magnezya-krom spinel kum sentezinin teorik temeli olan bir bileşik magnezya-krom spinel MgO-Cr2O3 vardır. Genellikle magnezya-krom spinel ve magnezya kum kompozit magnezya-krom tuğla üretimi, özellikle doğrudan kombine magnezya-krom tuğlalar, metalurji, yapı malzemeleri ve diğer endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şu anda piyasada yaygın olarak 20 magnezyum-krom kumu ve 36 magnezyum-krom kumu kullanılmaktadır. Genellikle magnezyum-krom kumunun derecesi magnezyum-krom kumundaki krom oksit içeriği ile ilgilidir. Aşağıdaki tabloda tipik magnezyum-krom kumu teknik endeksi gösterilmektedir.

Magnezyum-krom kumunun mikro yapısı, ana kristal faz manyezit ve magnezyum-krom spinel ile karakterize edilir. Işık tabakası morfoloji diyagramından, grinin manyezitin ana kristal fazı olduğu, beyazın desolvasyonun ikincil spineli olduğu, gri-beyazın silikat fazı olduğu ve manyezit tanelerinin spinel fazı ve aralarındaki silikat tarafından birleştirildiği görülebilir. Elektrofüze 20 krom magnezyum-krom kumu ile karşılaştırıldığında, 36 krom magnezyum-krom kumu spinel kristal boyutu büyüktür ve spinel agregasyon fenomeni vardır.
3. Demir-alüminyum spinel kum ：

Demir-alüminyum spinel doğada nadir bulunan bir mineraldir. Kimyasal formülü FeAl2O4'tür. Ortoklinik, izometrik bir kristal sistemidir, çoğunlukla oktahedral kristalleşmedir. Erime noktası 1780°C'dir. FeO-Al2O3 sistemindeki tek kararlı bileşiktir. FeO-Al spinel, yüksek erime noktası (1780 ℃) ve düşük termal genleşme katsayısı ile iyi özelliklere sahiptir. Refrakter tuğlalara eklendiğinde, demir-alüminyum spinel tuğlalara mükemmel fizikokimyasal özellikler kazandırır. Bununla birlikte, doğada nadiren bulunur ve demir-alüminyum spinel sentezlemek için genellikle elektrofüzyon ve sinterleme yöntemleri ile yapay olarak sentezlenmelidir.
FeO-Al2O3 sisteminin faz diyagramına bakıldığında, 1750°C'nin altında 1780°C erime noktasına sahip erimiş bir bileşiğin var olduğu, sadece demir oksit FeO'nun Al2O3 ile oluşan bileşiğin FeO-Al2O3 spinel olmasını sağlamak için kararlı bir şekilde var olabildiği bölgede kararlı bir bileşik olduğu bulunmuştur. FeO'nun kararlı bir şekilde bulunduğu bölgenin dışındaki koşullarda ise demir oksit ve Al23'ün etkisiyle elde edilen ürünün FeO-Al2O3 spinel olduğunu söylemek zordur, ancak büyük miktarda veya esas olarak Fe2O3-Al2O3 içeren katı bir çözelti olabilir.
Elektrofüzyon demir-alüminyum spinel ve sinterlenmiş demir-alüminyum spinelin mikroyapı morfolojisinden, her ikisinin de ana kristal fazının demir-alüminyum spinel olduğu görülmektedir. Aradaki fark, erimiş demir-alüminyum spinelin kristal boyutunun büyük olması, birkaç yüz mikrona ulaşması ve hammaddelerin yoğunluğunun yüksek olması, ancak homojenliğin yüksek olmaması ve safsızlık fazının yoğunlaşmasıdır. Sinterlenmiş demir-alüminyum spinel kristal boyutu 20 ~ 40m arasındadır, kristal boyutu daha düzgündür hammadde yoğunluğu yüksek değildir, daha fazla açık gözenek içerir ve gözenek boyutu daha büyüktür.