尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因含有镁、铁、锌、锰等元素，可以分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色。

镁铝尖晶石属于等轴晶系矿物，n=1.715,硬度=8,相对密3.55。高纯的镁铝尖晶石无色，但含微量Cr3+时呈红色，含Cr3+大于15%时呈绿色，含少量Fe3+时为草绿色，含Fe2+时呈天蓝色。自然条件下形成的镁铝尖晶石晶体的化学稳定性很好，因而常见于漂砂矿床中。发育良好、成分纯净的镁铝尖晶石晶体不水化，也不与酸反应。

(镁铝尖晶石的晶体结构3D图)

镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀，腐蚀、剥落能力强，抗渣性能好，抗磨蚀能力，热震稳定性好，耐高温等性能特点，其最主要的用途：一是代替镁铬砂制造镁铝尖石砖用于水泥回转窑，不但避免了铬公害，而且具有极好的抗剥落性，二是用于制作钢包浇注料、钢包衬砖，大大提高钢包衬的抗侵蚀能力。其应用范围还在不断扩大，如镁铝尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工业等。镁铝尖晶石是极具发展前景的高级耐火原料。

昨天我们发布的一篇关于电熔镁铝尖晶石在刚玉-尖晶石浇注料上的应用，有朋友说有没有关于烧结和其镁铝尖晶石的相关文章，今天整理了一篇稍全面的镁铝尖晶石的资料，供传阅参考。

首先我们来了解一下镁铝尖晶石的合成方法。由于镁铝尖晶石的热膨胀系数小，因而以其为结合相的耐火制品热震稳定性相对较高。另外，由于尖晶石具有硬度大、化学稳定性好、熔点高等良好的性质，在高温下抵抗各种熔体侵蚀作用的能力非常强，所以在制品中由于尖晶石矿体的存在，改善了制品的高温性能。尽管尖晶石具有上述性质，但天然的镁铝尖晶石却极少，不能满足需要，因此近代一般采用人工合成法。人工合成镁铝尖晶石主要是采用MgO和Al₂O₃原料以电熔法、烧结法或在烧结过程中获得。

烧结法是指将氢氧化铝、烧结氧化铝等原料与碳酸镁、氢氧化镁等含镁原料，按照要求组成配料，共同细磨，压球(坯)，于1750℃以上的回转窑或竖窑中高温煅烧，即可得到烧结法合成的镁铝尖晶石，具体而言，可以分为一步法、一步半法和二步法。

一步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料

一步半法烧结合成轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料

二步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧(1300℃左右)→破碎→成型→烧成→尖晶石熟料

另外，将压制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低温下煅烧，可以制得活性尖晶石，与烧结尖晶石不同，活性尖晶石中含有未反应的w(Al₂O₃)10~15%，w(MgO)5%~10%。

烧结法合成的尖晶石，由于原料含有SiO₂、CaO、Fe₂O₃等杂质，所以合成砂中除含有MgAl₂O₄外，常常含有MgSi₂O₄、CaMgSiO₄等杂质矿物以及多余的Al₂O₃和MgO。

(烧结镁铝尖晶石)

我国黑色冶金工业标准YB/T131—1997规定了烧结镁铝尖晶石砂的技术条件，见表1。

国标GB/T26564-2011《镁铝尖晶石》对于烧结镁铝尖晶石产品的理化指标规定见表2：

电熔法合成镁铝尖晶石砂，可以选用各种纯度的含镁含铝原料。在合成尖晶石的原料中，w(Mg0)含量一直在35%~50%范围内选定。MgO含量过高或过低都对合成砂的熔化不利，由于黏度高而使熔体难以浇注，而加入铬矿对熔体的熔化和浇注都有益。

(电熔镁铝尖晶石)

国标GB/T26564-2011《镁铝尖晶石》对于电熔镁铝尖晶石产品的理化指标规定如下：

关于镁铝尖晶石的分类：

按尖晶石的合成方法，可分为烧结尖晶石、电熔尖晶石、活性尖晶石和高密度尖晶石。

烧结尖晶石和电熔尖晶石分别是用烧结和电熔的方法生产的;活性尖晶石也是用烧结合合成的，但不同于烧结尖晶石，它的合成温度较低(1200~1300℃)，混合料并未完全转变为尖晶石，而含有少量的游离α-Al₂O₃或游离MgO，它主要用于做尖晶石耐火材料的基质或生产高密度尖晶石;高密度尖晶石的体密一般大于3.40g/cm³，通常由活性尖晶石粉经压球或压坯，在1700℃左右的高温下烧结而成。

钢铁工业用镁铝尖晶石耐火材料主要依靠MA吸收渣中的 FeOx、CaO,提高渣的熔点，降低渣的侵蚀能力来延长耐火材料的使用寿命。因而，富铝镁铝尖晶石具有更强吸收渣中FeOχ、CaO,形成FeO • Al₂O₃或 CaO•6Al₂O₃的能力。静态坩埚抗渣法和动态回转抗渣法实测结果都表明，在MgO-尖晶石浇注料基质中添加富铝尖晶石的试样具有较好的抗渣渗透性能，这种尖晶石吸收渣中Fe₂O₃、CaO的能力是化学计量镁铝尖晶石的3~5倍。

镁铝尖晶石在耐火材料应用方面，主要目前用于大型水泥回转窑、钢包内衬等高温行业。

镁铝尖晶石质耐火材料可以分为MgO-MA质(Al₂O₃<30%)、MA-MgO质(Al₂O₃为30%~68%)、MA质耐火材料(Al₂O₃为68%~73%)耐火材料，富镁尖晶石基本用于碱性耐火材料，它含有游离的MgO，并且热膨胀系数小，广泛用于水泥窑的风口和高温带内。富铝尖晶石因为具有阳离子晶格缺陷，能够吸收渣中MnO和FeO，具有优良的抗渣性能而广泛应用于炼钢耐火材料。

【延伸阅读】镁铝尖晶石的发展

用含量MgO原料(镁砂)和Al₂O₃原料(煅烧氧化铝或铝矾土)合成镁铝尖晶石的研究工作早在二十世纪三十年代即己开始。1939年，以工业Al₂O₃和活性MgO为原料合成了镁铝尖晶石，并用于制砖。四十年代，人们研究发现，在镁砂中加入Al₂O₃能改善其热震稳定性，这实际上是镁铝尖晶石结合的镁砖。当时这种镁砖主要用于水泥窑，但后来除生产白水泥的窑炉之外，它被镁铬质耐火材料所取代。

我国因没有高质量的铬铁矿资源，从二十世纪五十年代开始就进行了含镁铝尖晶石镁砖(镁铝砖)的研究，在镁砖的基质中加入氧化铝或特级铝矾土，烧成时在基质中形成镁铝尖晶石，以镁铝砖代替硅砖大大提高了平炉炉项的寿命和平炉作业率。

尽管与镁铬砖相比，镁铝尖晶石耐火材料具有突出的抗渣性和耐剥落性以及较好的抗蠕变能力，但直到二十世纪七十年代，欧洲和美国很少使用尖晶石为原料生产碱性制品。二十世纪七十年代末，日本首先认识到镁铬砖在水泥回砖窑烧成带与水泥熟料中的碱发生反应生成可溶的K₂CrO₄和(K,Na)Cr(SO₄)₂等，对人的健康有害(铬公害);其次日本还发现在现代水泥分解窑的过渡带和烧成带前端，普通镁铬砖的使用寿命不理想。于是，日本于1976年开始在水泥工业中使用尖晶石耐火材料。

七十年代末许多国家在水泥窑上推广尖晶石耐火材料的另一重要原因是由于水泥窑的燃料由烧油改为烧煤，窑内气氛不稳定，窑衬中的铁会发生Pe2-↔Fe3-的价态变化，并伴有体积效应，导致窑衬气孔率增大和结构变弱而易于损坏。低铁含量的镁铝尖晶石制品能避免这一现象。

高纯烧结尖晶石的生产始于1980年前后。它使尖晶石耐火材料的价格比用电熔尖晶石时更低;由于原料较纯，使尖晶石耐火材料的性能也得到提高。不但用于水泥回砖窑，在玻璃窑蓄热室、平炉顶及钢包内衬都取得了良好的使用效果。镁铝尖晶石的消耗量不断增加。