[发明专利]一种锆刚玉磨料的生产工艺

说明书

一种锆刚玉磨料的生产工艺，其工艺步骤为：将锆英砂、含碳材料和粘结剂制成颗粒，将颗粒干燥，再将干燥颗粒和氧化铝混合，然后将上述混合物在电弧炉中熔化后，将剩余的氧化铝或者氧化锆加入电弧炉中，进一步熔炼得到设计的氧化锆含量，快速冷却后再破碎和筛分。本发明有益效果：原材料直接用锆英砂，取代了传统工艺中原材料为二氧化锆，因为二氧化锆熔点很高，约2700°C，但是氧化铝‑氧化锆合金的熔点低，所以将干燥颗粒和部分氧化铝粉混合可以降低熔点，从而减少电能消耗，以降低总电能消耗和原材料成本。

技术领域

本发明属于锆刚玉磨料领域，具体为一种锆刚玉磨料的生产工艺。

背景技术

由于自锐性好和韧性高，锆刚玉磨料广泛应用于涂附和固结磨具产品中，如磨铁轨砂轮，重负荷砂轮，砂带和百叶片等。现有技术中通过改进快速冷却工艺和化学成分等来提升锆钢玉的磨削性能，但是很少有人专注于降低锆刚玉磨料的生产成本。

传统的生产二氧化硅含量小于1%的锆刚玉生产工艺包括两步：1、由锆英砂生产提纯氧化锆。锆英砂先和含碳材料混合，在电弧炉中熔炼除去二氧化硅；提纯的氧化锆熔体用压缩空气冷却凝固成氧化锆空心球。2、制备的氧化锆空心球或氧化锆颗粒（通过破碎氧化锆空心球而得）与氧化铝和其他材料比如碳和其他氧化物混合，在电弧炉中再度熔化。熔体快速冷却，将冷却后的固体破碎筛分。

分析传统的锆刚玉磨料生产工艺可知，其生产成本主要来源于原材料和电能，所以要想降低锆刚玉磨料的生产成本，就要降低原材料成本和降低总的电能消耗。

20世纪80年代时，我国曾有技术人员发明了一种生产锆刚玉磨料（氧化锆含量25%）的工艺，利用熟铝矾土和锆英砂作为原材料在电弧炉里熔炼。原材料的成本很低，但是磨料中的杂质（由铝矾土和锆英砂而来）含量很高，比如氧化钙+二氧化硅（CaO+SiO₂）的含量大于1%，不适合用于磨具生产。

美国专利号US5567214描述了一种生产氧化铝、氧化锆材料的工艺，他们用廉价的废弃氧化铝、氧化锆、二氧化硅材料作为原材料加入还原剂将最终产品中二氧化硅的含量降到可接受的水平。他们没有直接使用锆英砂和氧化铝作为原材料，而是使用玻璃窑炉中的AZS衬砖产生的废弃氧化铝、氧化锆、二氧化硅材料。这种材料的供应不如锆英砂和氧化铝供应稳定可靠。并且这种工艺二氧化锆的含量仅为23-34%，而涂附磨具客户更爱用38-45%二氧化锆含量的锆刚玉磨料。

国内在电弧炉中直接熔炼锆英砂和氧化铝生产氧化铝氧化锆材料有一段时间了，如中国专利申请号CN200910172328.0等描述，但由这种工艺制得的材料二氧化硅含量非常高，远远大于1%，不适合做磨料应用，只适合做耐火材料。

所以，很有必要开发出一种新的生产工艺来降低锆刚玉磨料的生产成本，同时维持其磨削性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种锆刚玉磨料的生产工艺，采用锆英砂直接作为原材料，取代传统工艺中的全部或者大部分氧化锆，使原材料和总电能成本大大降低，同时通过控制磨料中二氧化硅和氧化钙的重量百分含量小于1%，从而保持磨料的磨削性能。

本发明所采取的技术方案如下：

一种锆刚玉磨料，采用锆英砂直接作为原材料，取代传统工艺中的全部或者大部分氧化锆。锆英砂是所有原材料比重的18-30%，即它相对于所有包括氧化铝、锆英砂、含碳材料、粘结剂和其它添加氧化物如氧化锆、氧化钛等的原材料的重量比例为18-30%。

一种锆刚玉磨料的生产工艺，其工艺步骤如下：

（1）将锆英砂、含碳材料和粘结剂制成颗粒：锆英砂粉和含碳材料在混合机里混合，混合过程中喷洒粘结剂，混合均匀后制成粒径为0.5-1 mm的颗粒；

（2）将颗粒干燥：制粒后，颗粒在100-150°C 干燥设备中去除粘结剂中的水分；