直接结合镁铬砖是水泥窑烧成带用传统材料,但在其生产和使用过程中产生的六价铬化合物对人和环境都有害,随着新型干法水泥生产的发展和环保意识的逐步提高,实现水泥窑用碱性砖的优质化、长寿化和环保化是当务之急。本文针对新型干法水泥窑烧成带用耐火材料的要求,利用金属铁作为主要铁源原位反应生成铁铝尖晶石制备MgO-FeAl₂O₄材料,研究了铁铝尖晶石的原位生成条件及不同条件下MgO-FeAl₂O₄材料的性能变化规律。首先,对合成铁铝尖晶石的热力学条件进行分析,并以镁砂、金属Fe粉、Fe₂O₃粉和α-Al₂O₃微粉为原料,研究了烧结温度和烧结气氛对合成铁铝尖晶石的影响。研究认为,利用金属铁源与Al₂O₃反应可以生成铁铝尖晶石,其关键是控制合适的气氛,保证金属铁源被氧化成FeO。试验所选择的N₂气氛、弱氧化气氛和空气气氛中,N₂气氛对合成铁铝尖晶石最为有利,但在弱氧化气氛和空气气氛中亦可获得铁铝尖晶石。烧成温度越高,铁铝尖晶石发育越好。在此基础上,研究了铁原料的加入量及引入方式和烧结温度对MgO-FeAl₂O₄烧成材料性能的影响。结果表明:随铁原料加入量的增多,MgO-FeAl₂O₄烧成材料的显气孔率增大,体积密度减小,线变化率和挂窑皮强度增大,常温耐压强度、抗折强度和抗热震性能变差,铁原料的加入量太多会恶化材料的性能;随着烧结温度的升高,体积密度先增大后减小,1500℃烧结后最大,线变化率、常温耐压强度和抗折强度增大,抗热震性能和挂窑皮性能变差。与此同时,研究了结合剂种类、铁原料和镁铝尖晶石的加入量及引入方式对MgO-FeAl₂O₄不烧材料性能的影响。研究表明:结合剂采用水玻璃较磷酸盐更合适,铁原料的加入量不宜太多,引入Fe₂O₃粉可以提高材料的性能,镁铝尖晶石加入量的增多,可提高材料的抗热震性能,但降低了挂窑皮性能,与添加富镁和标准镁铝尖晶石的材料相比,添加富铝尖晶石的材料的性能最好。最后,与直接结合镁铬砖相比,利用金属铁源制备的MgO-FeAl₂O₄烧成材料的抗热震性能稍差,荷重软化温度略低,高温抗折强度较优,粘挂窑皮强度相近;不烧材料的抗热震性能明显优于镁铬砖,荷重软化温度、粘挂窑皮强度和高温抗折强度略低于直接结合镁铬砖,两种材料抗水泥熟料侵蚀性能相近。