镁铝尖晶石的制备方法研究

镁铝尖晶石的制备方法研究

镁铝尖晶石因具有优异的化学、光学、热力学性质而倍受学术界及工业部门关注。本文介绍了镁铝尖晶石的制备方法，比较了它们之间的优缺点及适用范围。

标签：镁铝尖晶石；固相反应法；湿化学法

镁铝尖晶石为标准型AB2O4构造，Mg2+置于四面体中，Al3+置于八面体中，其具有高熔点

（2135℃）、高硬度（莫氏硬度为8）、高强度（常温，135-216MPa；1300℃，120-205MPa）、高电阻率、宽的能量带隙、热膨胀系数小（30-1400℃，9×10-6℃-1）、密度较低（3.58g/cm3）、抗腐蚀及热震性能好等优异性能，所以镁铝尖晶石在窗口材料、绝缘材料、耐磨材料及耐火材料中得到广泛应用。目前，制备镁铝尖晶石的方法主要是固相反应法和湿化学法。

一、固相反应法

（一）烧结法

批量制备镁铝尖晶石最常用的方法是含有Mg、Al前驱体的传统的固相烧结法，具体有它们的氧化物、氢氧化物以及碳酸盐类等。以方镁石和刚玉为原料来制备镁铝尖晶石，其反应机理是在较高的温度（>1400℃）下，阳离子Mg2+和Al3+之间的相互扩散，但是固相烧结法生成的镁铝尖晶石会产生8%的体积膨胀，此膨胀相当于2.6%的线性膨胀，阻碍了镁铝尖晶石的烧结。通常情况下，在工业生产中采用二步煅烧法来控制镁铝尖晶石的体积膨胀，以获得致密的镁铝尖晶石颗粒。因为二步煅烧法包含两段烧制周期，所以固相烧结法制备镁铝尖晶石会增加成本。于是，大量学者致力于研究镁铝尖晶石的体积膨胀机理以及降低镁铝尖晶石的生产成本。

（二）电熔法

电熔镁铝尖晶石是以氧化铝粉和高纯轻烧氧化镁粉为主要原料，在电弧炉内经2000℃以上高温熔炼而成。电熔法制备的镁铝尖晶石纯度很高，因为此方法生产过程中温度很高，使得原料中的杂质挥发。然而，电熔法能源消耗量大，所以对于一些电力昂贵的国家的企业此方法是不可行的。

（三）熔盐合成法

熔盐合成法是新型的镁铝尖晶石的合成方法，其采用低熔点的盐熔体作为反应介质，利用反应物在熔盐中的溶解，将某些通常情况下的固相反应变为液相之间的反应，从而有利于反应物的传质和扩散，最终达到降低反应温度和提高反应速率的效果。此外，由于熔盐所提供的特殊液相环境有利于晶体的生长，使得反