[发明专利]以γ－AL2O3为原料生产烧结板状刚玉的工艺方法

说明书

所属领域

本发明涉及一种基础耐火原料的制备工艺。

背景技术

烧结板状刚玉是一种高纯烧结耐火原料，广泛应用于冶金、陶瓷、化工、玻璃等行业，是冶金工业用滑板，浸入式水口、出铁沟不定型耐火材料、高炉炉衬等耐火制品的基础耐火原料。

国内某厂曾用两步法工艺，即先将γ-Al₂O₃煅烧转化为α-Al₂O₃，然后将α-Al₂O₃细碎、成球、烧成，生产烧结板状刚玉，最终以生产成本太高而难以发展推广。

国外生产工艺的步骤是：

γ氧化铝、矿化剂→球磨→成球(类似滚雪球)→干燥→烧结→检选(欠烧、过烧)→破碎、筛分、除铁→检验→包装。

存在缺陷：

(1)原料的处理采用的是球磨干法工艺，配料中各种原料的分布及颗粒粒径均匀性不理想。

(2)半成品成型使用成球机，动力消耗大，噪音高，且生坯强度和密度低，运输中易破碎，烧结时易堵塞窑炉。

(3)烧成采用竖窑、烧成温度在1815--1925℃，对窑炉的材质要求极高，由于采用结合成球工艺，球坯强度不高，烧成过程中易破碎，易使窑炉内壁结圈，是造成经常堵塞窑炉的主要原因，故烧成控制难，故障排除难，维修费用高。

(4)因采用超高温快速烧成，坯体在窑内停留时间短，故产品的晶体发育不理想，晶体尺寸大小相差极大，异常长大晶体达400--600μm晶间气孔较多，且分布很不均匀。因此该种工艺生产的烧结板状刚玉其颗粒强度不高，耐侵蚀性能并不处于理想状态。

技术方案

本发明目的在于发明一种工艺简单、得率高、成本低的以γ-Al₂O₃为原材料直接合成烧结板状刚玉的工艺方法。

本发明包括以下步骤：

a、配料选用γ-Al₂O₃为主原料，加入添加剂，添加剂为MgO、AlF₃的至少一种

b、加入水超细研磨

c、压滤脱水

d、真空挤压制坯

e、烘干

f、高温烧结

g、破碎、筛分、除铁

h、包装。

本发明的优越性体现在：

1、采用湿法研磨：烧结板状刚玉的主要原料为工业氧化铝，就其内部晶体结构而言，它是由许多小于0.1μm的微小晶体组成的多孔球状集合体，其均平均晶体粒径为40--70μm，气孔率达50％，干法粉碎时很难破坏这种多孔结构。另一方面这种结构的颗粒难以获得致密度高的制品，湿磨时由于水的分散膨胀、劈裂作用，较易破坏集合体的多孔结构，粉碎效率、效果都较为理想。

2、半成品的成型方法不同，国内外均采用结合成球机，而本发明采用的是真空练泥机，设备的造价低，半成品的密度远远高于成球机形成的坯体，高密度的坯体对促进产品的烧成极为有利。

3、本发明的烧成设备采用的是高温隧道窑，操作控制简单、烧成周期长、产品晶体发育完全，且窑炉的造价相对较低，一般故障在正常生产过程中即可排除。而且由于采用高温慢烧工艺，使制成品中有害成份Na₂O含量≤0.2％(美国产品正常在0.3～0.4％)，体积密度高(＞3.60g/cm³)，晶间气空少，晶粒大小较均匀，正常在30-70cm之间。

4、由于加入MgO、AlF₃致密化添加剂，使烧结板状刚玉在接近熔融温度下就可获得高密度成品。

当物料粉碎到一定的细度后，颗粒会产生凝聚作用，影响粉碎效率，因此，本发明在细磨工艺中加入了助磨剂乙二醇，加入量为0.1-0.8％，这种活性物质吸附在颗粒表面后，既可解凝，又可降低颗粒的表而能，而使粉碎效率提高。司时助磨剂的加入，可减少水的用量，提高分散性和泥浆的流动性。

通过以上几个原料技术处理方案，使原料的细磨粒度d50在2μm以下，从而降低了固相烧结的难度，使产品的烧成温度与国内外同类产品相比降低近100℃。

另外，本发明半成品采用不锈钢真空练泥机，在真空度大等于0.095Mpa条件下制坯，成型后的坯体断面无气孔，显致密状，干燥后有一定的强度，以满足装窑码垛的要求。