铬铁矿的引入赋予镁质材料良好的挂窑皮性，但却产生严重的铬公害，水泥窑用后的镁铬残砖中的Cr+6含量高达0.1%~0.5%。国外的无铬化研究主要有白云石砖、镁铝尖晶石砖、镁锆砖及镁铁铝砖等几个方向，但是这几种材料在使用和生产中的弱点使其并未得到全面推广。为克服前三种材料的不足，奥镁公司提出镁铁铝尖晶石砖这种新材料。该材料的特点是引入了含有MgO、FeO和Al2O3三种氧化物的复合型尖晶石，而且其中的铁是以Fe2+形式存在。Fe2+在低温状态下不稳定，如何保证其在常温至电熔熔化时很宽的温度区间内都是以Fe2+存在，这是非常难以解决的难题。北京科技大学、淄博市鲁中耐火材料有限公司等单位的研究人员经过多年对镁铁铝尖晶石砖的基础研究，研制出镁铁铝尖晶石新型耐火砖。
    研制镁铁铝尖晶石砖的主要原料：电熔镁砂（w（MgO）≥98％）、高纯镁砂（w（MgO）≥97％）、亚铁尖晶石（w（MgO）≤20％，w（Al2O3）≥44％，w（Fe2O3）≥32％）以及氧化铝粉（w（Al2O3）≥98％）。
    将各种原料加工成合适的粒度，按照颗粒级配加入混练机，加入临时结合剂混练，直至均匀后出料。成型设备采用2 500 t自动液压机压制成型。高温烧成后，对镁铁铝尖晶石砖进行理化性能指标检测，结果如表1所示，将其与国外某品牌的镁铁铝尖晶石砖和镁铬砖进行对比。
表1     镁铁铝尖晶石砖的理化指标

项目		鲁中镁铁铝尖晶石砖	国外镁铁铝尖晶石砖	国外镁铬砖
w（MgO）/%		≥85	≥85	≥75
w（Al2O3）/%		4.5～7.0	3.5～5.0	2.0～4.0
w（Fe2O3）/%		3.5～6.0	3.5～7.5	7.0～10.0
w（Cr2O3）/%		-	-	8.0～10.0
体积密度/(g·cm-3)		≥2.9	≥2.9	≥3.0
常温耐压强度/MPa		≥50	≥60	≥50
荷重软化温度(0.2 MPa)/℃		≥1 650	≥1 650	≥1 650
热导率（热线法）/（W·m-1·K-1）	350℃	3.463	4.583	3.489
	500℃	3.303	4.203	3.283
	700 ℃	3.082	3.823	3.044
热导率（激光法）*/ （W·m-1·K-1）	1 000 ℃	3.631	5.334
筒体温度**/℃		220～300	260～340	240～320

    注：*热导率是在同等条件下进行对比测试；**筒体温度为国内某水泥公司提供。
    由表1可以看出，新研制的镁铁铝尖晶石砖的热导率仅为3.463 （W•m-1•K-1）（350℃），比国外同类产品（4.583 W•m-1•K-1）降低很大。经多家水泥厂家使用反馈和现场扫描，使用该镁铁铝尖晶石砖的回转窑的筒体温度降低明显、节能显著。
    将新研制的镁铁铝尖晶石砖用于鲁中水泥6 000 t/天生产线上，使用13个月，筒体温度仍然稳定在240~260℃，预计还可应用4～6个月，使用寿命已经大大超过了直接结合镁铬砖。此外，新研制的镁铁铝尖晶石砖自2008年推出以来，已在中材集团、拉法基、鲁中水泥以及越南、沙特等国内外的几十条大型干法水泥回转窑得到应用，效果非常好。
（陈俊红等）