CN101209928A - 一种刚玉的加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种刚玉的加工工艺。涉及一种以γ－Al₂O₃为原料的刚玉加工工艺。本发明以γ－Al₂O₃为原料，它包括以下步骤：1)往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散剂，搅拌均匀，然后投入干法连续式磨机加工，至细度d₅₀为1－10μm；2)将细磨后的粉料、水、结合剂均匀加入盘式成球机加工成球状；粉料、水、结合剂的重量比为10~5∶1~5∶0.1~1；3)将球坯烘干；4)烘干后的球坯投入竖窑烧结，加温至1850~1950℃，时间为12－20小时；5)产品检选、破碎、筛分与除铁，再包装，制得。本发明采用以γ－Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝为原料，该配料中γ－Al₂O₃所占比例80－90％，而α－Al₂O₃为仅占10－20％。

Description

一种刚玉的加工工艺

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γ-Al₂O₃为原料的刚玉加工工艺。

背景技术

高温速烧刚玉(国外俗称板状刚玉，英文Tabular alumina)是一种高纯烧结耐火原料，广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、化工等行业，是冶金工业钢铁连铸用滑板、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。

江都市新晶辉耐火材料有限公司于上世纪80年代着手烧结板状刚玉的研究，1991年产品批量投放市场，该产品工艺包括以下步骤：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、用1790-1860℃高温隧道窑高温烧结。f、破碎、筛分、除铁。g、包装。

该工艺存在缺陷是：

1、因受隧道窑烧成方式与窑体结构所限，隧道窑的能耗及辅助材料消耗较高，吨产品天然气消耗量约300M³，是高温竖窑的4倍，且产品烧成载体--窑车，其材料损耗与维修费用较高。

2、窑炉的产能较低，产量难提高，产品的价格竞争优势不强。

3、由于在配料中引入了微量的添加剂，添加剂的加入，使产品的烧结温度与不加任何添加剂相比降低近100℃。产品烧成是靠长时间的高温保温实现的，因此产品的晶体发育均匀而细小，基本没有异常长大的晶体，不同耐火材料应用领域对晶粒尺寸要求不一，故其应用范围有一定局限，作为连铸滑板、座砖用它的耐冲刷与耐磨性很好，但用于钢包整体浇注料则性能受到一定影响。

发明内容

本发明提供了一种以γ-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝为原料直接生产高温速烧刚玉的加工工艺。

本发明的技术方案是：以γ-Al₂O₃为原料，它包括以下步骤：

1)、往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散剂，搅拌均匀，然后投入干法连续式磨机加工，至细度d₅₀为1-10μm；

2)、将细磨后的粉料、水、结合剂均匀加入盘式成球机加工成球状；粉料、水、结合剂的重量比为10~5∶1~5∶0.1~1；

3)、将球坯烘干；

4)、烘干后的球坯投入竖窑烧结，加温至1850~1950℃，时间为12-20小时；

5)、产品检选、破碎、筛分与除铁，再包装，制得。

所述的连续式磨机加工为振动磨、球磨、搅拌磨。

烧结12~20小时后，球坯在烧成带停留1-4小时，烧成带温度为1850~1950℃。

本发明采用以γ-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝为原料，该配料中γ-Al₂O₃所占比例80-90％，而α-Al₂O₃为仅占10-20％。以γ-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝在转变成α-Al₂O₃晶型后，理论上伴有8-9％的体积收缩，使得坯体在烧成过程中收缩率大。同时因工业氧化铝中还含有一定的结晶水和吸附水，故受热分解后，体积收缩率更大，达10-12％。由于快烧加之收缩和有一定分解，增加了烧结致密的难度，为了保证成品料的体积密度，国内其他生产所谓“板状刚玉”的企业都采用以α-Al₂O₃为主晶相的煅烧氧化铝为原料，其价格与工业氧化铝相比每吨高600-800元，致使生产成本高，成品料的价格竞争力不能适应市场的要求。本发明之所以采用以γ-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝为原料，首先得益于多年来积累的以γ-Al₂O₃为原料一步法生产烧结刚玉的良好经验和控制方法，且在原料细度、成型方法、生坯密度、烧成制度、温差控制以及下料速度等关键方面进行了长达五年之久的技术攻关，使得以γ-Al₂O₃为主晶相的工业氧化铝直接生产高温速烧刚玉所存在的技术瓶颈实现突破，所生产高温速烧刚玉产品的各项技术性能达到甚至超过国内外同类产品水平。

原料的细磨是合成烧结耐火原料的重要工序，通过细磨增加物料的比表面积，使物料产生表面缺陷，提高表面活性，从而促进产品的烧结。在细磨过程中，特别是干法研磨时，磨至一定细度后，细粉表面就会产生电荷，使细粉出现团聚现象，给原料的进一步细磨增加困难。

为了解决这一生产过程中的难点，我们选择了合适的球磨机长度、直径与转速；球磨机内衬和磨介选用了85-99氧化铝瓷，它具有对物料无污染、耐磨性好、体积密度大、硬度高、球磨效率好等优点。并根据紧密堆积原理确定磨球的大小与配比，具体配比为大球10-35％；中球35-60％；小球10-35％。针对细粉团聚问题，我们选用了乙二醇、丙三醇、三乙醇胺、氯化氨为复合分散剂，既保证有良好的分散效果，又不影响原料自身的性能，使团聚现象得到很好解决，原料的最终平均细度d₅₀达1-10μm。

半成品的成型：用隧道窑生产烧结板状刚玉，其半成品成型使用的是真空挤压成型法，将坯料制成砖坯形，以满足装窑与码垛的需要。根据业内专家介绍，国内外其他厂家以竖窑生产板状刚玉大都采用干压成球和滚制成球两种方法，因国内外各企业对其生产工艺路线及装备都严格保密，具体设备的规格、型号无详细资料。本工艺选用了盘式成球机作为坯体成球的主设备，掌握了影响成球质量的六大要素及控制点，一是成球盘角度我们控制在30-60°；二是加料与喷水位置分布在以成球盘几何中心为圆心φ40-100cm的范围内；三是成球水份我们控制在16-23％；四是成球盘转速控制在10-50转/分；五是采用1-6个水喷头，喷射方向与成球盘夹角为120-160°；六是以聚乙烯醇、淀粉、CMC为结合剂，加入量0.5-3.5％。

产品的烧成我们使用的是自我研发的18m高温竖窑，窑体外径2.1m，燃料为净化天然气，最高烧成温度可达1980℃左右。

燃烧系统采用特殊设计的烧咀结构，多烧咀、多层设计。烧成系统——共设有2-4层10-25只烧咀，以增加系统的可调节性，以保证窑体燃烧的高温气流均匀地分布于窑内的同一断面上，同一层面上温差在10℃以内。

具体实施方式

实施例一

步骤一：配料

称取进口γ型一级工业氧化铝1000千克

步骤二：研磨

在上述原料中加入分散剂乙二醇以及氯化氨，加入量为物料总量的0.01％，在连续式球磨机中将细度研磨至1μm。

步骤三：成球

将细磨后的物料加入结合剂淀粉，加入量为物料总量的0.5％，将结合剂加入水中，在水中混匀，分别通过加料装置和加水装置加入到盘式成球机中，球坯直径控制10mm。

步骤四：烘干

步骤五：高温烧结

将烘干后的球坯送入1880℃超高温竖窑中烧结，烧成周期12小时，其中，球坯在烧成带停留1小时。

步骤六：破碎、筛分、除铁

步骤七：包装。

实施例二

步骤一：配料

称取进口γ型一级工业氧化铝1000千克

步骤二：研磨

在上述原料中加入分散剂丙三醇以及氯化氨，加入量为物料总量的0.8％，在连续式球磨机中将细度研磨至5μm。

步骤三：成球

将细磨后的物料加入结合剂聚乙烯醇，加入量为物料总量的2.0％，将结合剂加入水中，在水中混匀，分别通过加料装置和加水装置加入到盘式成球机中，球坯直径控制18mm。

步骤四：烘干

步骤五：高温烧结

将烘干后的球坯送入1920℃超高温竖窑中烧结，烧成周期17小时，其中，球坯在烧成带停留2小时。

步骤六：破碎、筛分、除铁

步骤七：包装。

实施例三

步骤一：配料

称取进口γ型一级工业氧化铝1000千克

步骤二：研磨

在上述原料中加入分散剂三乙醇胺以及氯化氨，加入量为物料总量的1.5％，在连续式球磨机中将细度研磨至10μm。

步骤三：成球

将细磨后的物料加入结合剂CMC，加入量为物料总量的3.5％，将结合剂加入水中，在水中混匀，分别通过加料装置和加水装置加入到盘式成球机中，球坯直径控制35mm。

步骤四：烘干

步骤五：高温烧结

将烘干后的球坯送入1920℃超高温竖窑中烧结，烧成周期20小时之间，其中，球坯在烧成带停留4小时。

步骤六：破碎、筛分、除铁

步骤七：包装。

Claims (3)

1.一种刚玉的加工工艺，其特征在于，以γ-Al₂O₃为原料，它包括以下步骤：

1)、往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散剂，搅拌均匀，然后投入干法连续式磨机加工，至细度d₅₀为1-10μm；

2)、将细磨后的粉料、水、结合剂均匀加入盘式成球机加工成球状；粉料、水、结合剂的重量比为10~5∶1~5∶0.1~1；

3)、将球坯烘干；

4)、烘干后的球坯投入竖窑烧结，加温至1850~1950℃，时间为12-20小时；

5)、产品检选、破碎、筛分与除铁，再包装，制得。

2.根据权利要求1所述的一种刚玉的加工工艺，其特征在于，所述的连续式磨机加工为振动磨、球磨、搅拌磨。

3.根据权利要求1所述的一种刚玉的加工工艺，其特征在于，烧结12~20小时后，球坯在烧成带停留1-4小时，烧成带温度为1800~2000℃。