鎂鋁尖晶石在堿性條件下的化學(xué)穩(wěn)定性尤為顯著，但是在酸性渣，特別是有SiO₂存在的情況下，1 400 ℃以上會(huì)有低熔點(diǎn)相堇青石和假藍(lán)寶石生成。針對(duì)鋅鋁尖晶石的研究主要集中在光學(xué)領(lǐng)域，關(guān)于鋅鋁尖晶石對(duì)高鋁質(zhì)耐火澆注料的性能影響研究甚少。陽泉市綜合檢驗(yàn)檢測中心的研究人員以氧化鋅和氧化鋁為原料，通過改變摩爾比合成不同種類鋅鋁尖晶石，研究不同配比對(duì)鋅鋁尖晶石物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的影響，并探討其對(duì)高鋁質(zhì)澆注料性能的影響。

ZnAl₂O₄粉體制備：ZnO（分析純）、Al₂O₃（分析純）為原料，按摩爾比n(ZnO)∶n(Al₂O₃)分別為1.0∶ 0.9、1.0∶1.0、1.0∶1.1稱料，置于行星式球磨機(jī)中混合40 min，然后將混合均勻的粉料置于φ20 mm的壓片模具中，在2 MPa的壓力下壓制成型，最后將壓制好的坯體置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中升溫到1 400 ℃，保溫4 h。得到的產(chǎn)物分別標(biāo)記為ZA-0.9、ZA-1.0、ZA-1.1。

高鋁質(zhì)澆注料制備：以板狀剛玉、自制ZnAl₂O₄粉體（ZA-0.9、ZA-1.0、ZA-1.1）、活性Al₂O₃、減水劑（SP159）、鋁酸鈣水泥（CA80）為原料，各試樣的配料組成如表1所示。配好的原料經(jīng)混合、振動(dòng)成型制成40 mm×40 mm×160 mm試樣用于力學(xué)性能檢測，制成φ90 mm× 80 mm（內(nèi)孔φ40 mm × 36 mm）試樣用于抗渣試驗(yàn)。試樣室溫下養(yǎng)護(hù)24 h，脫模后在空氣中靜置24 h，再在110 ℃烘箱中干燥24 h，最后在高溫爐中1 500 ℃熱處理4 h。

表1 高鋁質(zhì)澆注料試樣的配料組成（w）/%

研究結(jié)果：（1）原料配比中ZnO和Al₂O₃摩爾比對(duì)鋅鋁尖晶石的顯微結(jié)構(gòu)有重要的影響，當(dāng)ZnO和Al₂O₃摩爾比為1.0∶0.9時(shí)，鋅鋁尖晶石表面具有微孔結(jié)構(gòu)；當(dāng)ZnO和Al₂O₃摩爾比為1.0 ∶ 1.0時(shí)，鋅鋁尖晶石顆粒表面較為光滑；當(dāng)ZnO和Al₂O₃摩爾比為1.0 ∶ 1.1時(shí)，鋅鋁尖晶石顆粒表面比較粗糙。（2）將不同的鋅鋁尖晶石引入高鋁質(zhì)澆注料中，鋅鋁尖晶石表面結(jié)構(gòu)差異使試樣中的水分分布發(fā)生變化，從而影響澆注料的物理性能，添加顆粒表面較為光滑的鋅鋁尖晶石的試樣（C-1.0）顯氣孔率最低，抗折強(qiáng)度最高。（3）鋅鋁尖晶石ZA-1.0的晶格應(yīng)變值最小，為0.085 86，其存在更多的空間來捕獲鋼渣中的錳離子和鐵離子，使鋼渣黏度增加，滲透速率降低，且試樣C-1.0的致密度最高，減少了鋼渣的有效滲透通道，所以添加ZA-1.0的試樣（C-1.0）具有更好的抗渣性能。

（摘編自《硅酸鹽通報(bào)》2023，№12，作者韓軍等）