CN101805197A - 一种锆刚玉莫来石的生产方法 - Google Patents

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陈海
范艳华
岳建岭
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Abstract

本发明涉及一种锆刚玉莫来石的生产方法，以铝灰和锆英石为原料，采用电熔工艺合成锆刚玉莫来石，包括以下步骤：分别称取铝灰和锆英石，按重量百分比计，所述铝灰和锆英石的配比为65-90％：10-35％；将所述铝灰和锆英石混合均匀，加入电弧炉中，熔炼温度2100-2300℃，熔炼时间60-90分钟；倒出冷却，破粉碎，分选。本发明通过采用废弃物铝灰为主要原材料，配以锆英石电熔生产锆刚玉莫来石材料，得到的产品中锆刚玉莫来石的含量大于90％，不仅降低了锆刚玉莫来石的生产成本，也消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。铝灰中残存的金属铝起到铝热还原作用，铝热还原除杂质的能力远大于碳热还原，这样就不用再加入炭粒，进一步降低了成本。

Description

一种锆刚玉莫来石的生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐火材料的生产方法，具体涉及一种锆刚玉莫来石的生产方法。
背景技术
锆刚玉莫来石耐火材料具有优异的高温力学性能，热震稳定性和抗侵蚀性，是优质耐火材料，在钢铁冶金、陶瓷窑具等行业具有广泛的应用前景。
锆刚玉莫来石耐火材料的生产通常采用高纯度的工业氧化铝和氧化锆以及锆英石为原料，价格昂贵，生产成本高，制约该材料的推广应用。
经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN1162580的中国专利公开了一种耐磨烧结型锆刚玉复合材料及其生产方法，它以氧化铝、锆英石为主要原料，外加一定添加剂，通过氧化铝和锆英石过量配比及高温原位反应，利用锆英石分解产物氧化锆对其反应产物—主晶相刚玉进行增韧，从而获得高耐磨锆刚玉复合材料。其不足在于：烧结法是固相反应，很难进行完全，非结晶相较多，会影响产品质量；工业氧化铝价格较高，增加了生产成本。经文献检索还发现，葛铁柱等在《耐火材料》(2005年，第2期，第101-103页)发表了“矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的制备、性能与结构”，具体方法为：以高铝矾土熟料和锆英砂为原料，采用电熔工艺法制备的矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石，电熔时采用炭粒作还原剂，其目的是降低杂质含量。该方法仍然消耗日益匮乏的铝矾土资源，炭还原剂的使用增加了产品的炭含量，对产品的致密性有不利影响，同时也增加了成本。
由于近年来我国铝工业发展迅猛，在铝及合金熔炼时产生了大量的铝灰废弃物，这些铝灰很难处理，通常是进行填埋，这无疑会造成严重的环境污染。而铝灰中的主要成分为铝及铝的化合物，本申请采用铝灰为原料替代工业氧化铝和铝矾土生产锆刚玉莫来石，为铝灰的再生利用开辟了新的途径。
在进一步的检索中，未发现有用铝灰为原料采用电熔工艺生产锆刚玉莫来石的文献报道。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，克服现有技术中制备锆刚玉莫来石的方法所存在的产品质量不高、生产成本高的问题，提供一种锆刚玉莫来石的生产方法。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
一种锆刚玉莫来石的生产方法，其特征在于，以铝灰和锆英石为原料，采用电熔工艺合成锆刚玉莫来石，包括以下步骤：
分别称取铝灰和锆英石，按重量百分比计，所述铝灰和锆英石的配比为65-90％∶10-35％；
将所述铝灰和锆英石混合均匀，加入电弧炉中，熔炼温度2100-2300℃，熔炼时间60-90分钟；
倒出冷却，破粉碎，分选。
铝灰的主要成份包括：按重量百分比计，Al2O3含量25-50％、Al含量15-30％、SiO2含量5-15％、MgO含量5-10％、TiO2含量1-3％、Fe2O3含量2-6％、CaO含量2-6％。
锆英石的主要成份包括：按重量百分比计，Al2O3含量2-5％、SiO2含量28-31％、ZrO2含量63-65％。
本发明所述“铝灰”为在铝及合金熔炼时产生的大量的铝灰废弃物，主要成分为铝及铝的衍生物。
本发明具有的有益效果是：通过采用废弃物铝灰为主要原材料，配以锆英石电熔生产锆刚玉莫来石材料，既降低了锆刚玉莫来石的生产成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。铝灰中残存的金属铝起到铝热还原作用，铝热还原除杂质的能力远大于碳热还原，这样就不用再加入炭粒，进一步降低了成本。
本发明采用电熔法生产锆刚玉莫来石材料是属于液相反应，反应完全，产品质量较好，生产得到的产品中锆刚玉莫来石的含量大于90％，而常规烧结法生产的锆刚玉莫来石含量通常小于90％。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
按重量百分比85％和15％分别称取铝灰850公斤和锆英石150公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2100-2200℃高温下电熔60分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量92.2％。
实施例2
按重量百分比78％和22％分别称取铝灰780公斤和锆英石220公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2100℃高温下电熔75分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量92.8％。
实施例3
按重量百分比70％和30％分别称取铝灰700公斤和锆英石300公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2200-2300℃高温下电熔90分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量93.3％。
实施例4
按重量百分比65％和35％分别称取铝灰650公斤和锆英石350公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2100℃高温下电熔60分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量94.1％。
实施例5
按重量百分比90％和10％分别称取铝灰900公斤和锆英石100公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2300℃高温下电熔90分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量90.9％。
实施例6
按重量百分比90％和10％分别称取铝灰900公斤和锆英石100公斤，其中，铝灰主要成份：Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，CaO含量4.74％。锆英石主要成份：Al2O3含量3.52％，SiO2含量30.67％，ZrO2含量64.87％。在2100℃高温下电熔60分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的产品中电熔锆刚玉莫来石含量90.1％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种锆刚玉莫来石的生产方法，其特征在于，以铝灰和锆英石为原料，采用电熔工艺合成锆刚玉莫来石，包括以下步骤：
分别称取铝灰和锆英石，按重量百分比计，所述铝灰和锆英石的配比为65-90％：10-35％；
将所述铝灰和锆英石混合均匀，加入电弧炉中，熔炼温度2100-2300℃，熔炼时间60-90分钟；
倒出冷却，破粉碎，分选。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铝灰的成份包括：按重量百分比计，Al2O3含量25-50％、Al含量15-30％、SiO2含量5-15％、MgO含量5-10％、TiO2含量1-3％、Fe2O3含量2-6％、CaO含量2-6％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锆英石的成份包括：按重量百分比计，Al2O3含量2-5％、SiO2含量28-31％、ZrO2含量63-65％。
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