[发明专利]一种高密度烧结板状刚玉的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及特种耐火原料的加工工艺，尤其涉及一种以刚玉母球为成球核心，工业氧化铝为主原料生产的高密度、抗侵蚀的刚玉加工工艺。

背景技术

刚玉通常是指以α-Al₂O₃为主晶相的结晶体，其莫氏硬度为9，仅次于金刚石10.刚玉由于其高耐火度（≥1800℃）、高致密度及抗侵蚀性能等特点广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、石化等行业用高档耐火材料。按照生产工艺，刚玉一般分为电熔白刚玉（或白刚玉）和烧结刚玉（或板状刚玉）。

电熔白刚玉是以工业氧化铝电熔提炼而成，完全属于高耗能、高污染产品，平均每吨耗电1500度，晶粒尺寸最大可达2000微米，尤其是由于熔炼炉内部温度的不均匀性很难确保产品密度及化学成分的均匀稳定，加上其高气孔率（8-12%），使得下游耐火制品的性能（尤其抗热震性及侵蚀性能）受到很大的影响。

现在市场上主流烧结刚玉（或板状刚玉）由于市场竞争激烈，考虑成本因素，都是以工业氧化铝为主原料，经过细磨,高温竖窑烧结而成，以Y-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝经高温煅烧，转化成α-Al₂O₃晶相后，理论上伴有8-9%的体积收缩，加至生产过程中成型水分的影响，总的体积收缩可达12%左右，因此大大增加了烧结致密的难度，现在国内行业标准对烧结刚玉的气孔率及体密要求仅控制在（≤5%和≥3.5%g/cm3），相对于白刚玉，烧结刚玉的气孔率虽有所下降，但对于高档耐火材料而言，尤其是随着冶金行业对洁净钢的要求提高和钢铁耐材整体承包的背景下，产品的性能还不够完美。主流板状刚玉都采用滚球工艺，球体直径控制在30毫米以下，不能再大，否则坯体强度更差，也容易分层，尽管如此经过高温烧结以后，球体还是有少量分层现象和体积收缩。大型钢包内衬浇注料或预制块用板状刚玉急需大颗粒而且致密度要求高，最好要求单一原料颗粒在25-20毫米左右，才能达到最好的抗侵蚀性能。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种性能优质，气孔率低的一种高密度烧结板状刚玉的加工工艺。

为此本发明采用的技术方案是：以直径为3-2毫米直径颗粒板状刚玉为母球； 

以工业氧化铝（γ-Al₂O₃）为主原料，外加入主原料质量比0.1-1.5%助磨分散剂及0.1-0.5%助熔剂，经细磨至2-5 um形成粉料；

   然后将母球和粉料放入成球机内成球，成球后烘干，再在竖窑中1800-1850℃烧结而成。

    所述助溶剂为锆英砂。

所述母球、粉料质量比为2-10%:90-98%。

本发明的优点在于：1）相比于电熔白刚玉，化学成分更稳定，热震性更好成本更低20%；

2）相比于主流市场上的烧结刚玉（或板状刚玉）烧成温度更低，窑炉安全可控，燃料成本降低，尤其气孔率大大降低（可控制在1-2%范围内），体积密度≥3.64g/cm3，能使下游耐火产品的抗侵蚀性能有所提高；3）能保证颗粒直径20-25毫米板状刚玉的高致密，高结合强度，提高其抗侵蚀性能20%左右；4）以3-2毫米直径颗粒板状刚玉为母球和氧化铝细粉成球后，彻底解决了球体分层，烧后球体体密内外不一，尤其内部有小球且内部体密差的缺陷。

具体实施方式

实施例一：

本发明以直径为3毫米直径颗粒板状刚玉为母球； 

以工业氧化铝（γ-Al₂O₃）为主原料，外加入主原料质量比1.5%助磨分散剂及0.4%助熔剂，经细磨至2-5 um形成粉料；

   然后将母球和粉料放入成球机内成球，成球后烘干，再在竖窑中1800℃烧结而成。

   所述助溶剂为锆英砂。

所述母球、粉料质量比为5%:95%。

得到气孔率在1-2%的板状刚玉。

得到体积密度≥3.64g/cm3的板状刚玉。

本发明的工艺流程为：工业氧化铝，助磨剂，助熔剂混合——超细磨（D₅₀:2-5um）——3毫米的板状刚玉颗粒5%和上述细磨料95%共成球（水分15-20%）——烘干（水分≤1%）——竖窑烧结（1800℃）——破碎——包装。

实施例二：

本发明以直径为2毫米直径颗粒板状刚玉为母球；