CN102557715A - 一种α氧化铝的成型烧结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种α氧化铝的成型烧结工艺，其包括如下步骤：(1)将α氧化铝的原料磨细至325目～800目；(2)将粘结剂、辅助材料及矿化剂加入α氧化铝原料的磨细过程中，与α氧化铝原料混均后加入练泥机中，同时加入防爆纤维、造孔剂碳粉，然后加入纤维素溶液和水混练成可塑性的泥料；(3)将泥料放入辊压机中辊压成中间带有若干孔洞的薄板毛坯，薄板厚度为30～50mm之间；(4)将薄板毛坯通过切割烘干，码放至窑车上，推至窑炉内进行烧结，得到α氧化铝。

Description

一种α氧化铝的成型烧结工艺

技术领域

本发明涉及一种耐火材料的制作工艺，特别是关于一种采用空心薄板成型法煅烧α氧化铝的成型烧结工艺。

背景技术

α氧化铝呈白色粉末状，晶型是α型。在α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，A13+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高。α型氧化铝不溶于水和酸，可以用于制做各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器等结构陶瓷；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的基板及各种电子陶瓷。

根据使用的煅烧窑炉的不同，目前国内主要存在三种生产方式的煅烧α氧化铝产品，其中，最常用的α氧化铝干法高温煅烧方式是回转窑煅烧，它通常以拜尔法工业氢氧化铝为原料，生产过程中物料是动态的、连续性的。采用该种煅烧方式对温度控制的要求比较高，焙烧温度过高、过低或不稳定都会使产品的结构发生变化，引起质量的波动。回转窑煅烧α氧化铝生产成本相对较低，产量大，更适宜生产大宗产品，但是也存在着显著的缺陷：转化剂在高温下挥发后难以排出，在窑内大量富集，间接增加了物料的矿化剂用量，加大了对α-氧化铝原晶粒度的掌控难度；再者由于物料在窑内呈动态的螺旋状运动方式，存在物料对窑衬的冲刷作用，容易带来窑衬脱落而对物料造成污染，尤其在高温区这种作用更为厉害。因而说，回转窑锻烧α-氧化铝的生产方式比较适合生产中、低档次产品。

还有采用倒焰窑煅烧α氧化铝，它属于静态的、间歇型的生产方式。一般每窑次的生产周期是5～10天，生产效率低下；而且受窑炉的结构限制，较难进行窑内温度控制，导致窑内空间的上下温差、内外温差较大；另外，它主要采用人工看火的生产方式，产品煅烧相当程度上依赖于看火工的生产经验。因而倒焰窑生产的α氧化铝产品的煅烧不均匀，产品档次较低，用途局限性大。

另一种干法高温煅烧α氧化铝的主流生产方式是隧道窑煅烧。它的生产原料主要是工业氧化铝，或是氢氧化铝轻烧脱水后的过渡态氧化铝。它的物料生产特点是静态的、连续的，氧化铝原料通常是装入耐高温的匣钵，通过窑车的依次递进完成煅烧。整个操作过程中物料相对呈静止状态，避免了窑衬等外来杂质对α氧化铝的污染。它的温度控制更稳定，烧成带断面温差小，煅烧温度更是可高达1600℃以上，因而相对回转窑煅烧产品来说，隧道窑煅烧的α氧化铝产品系列更广，产品质量更高一些，质量稳定性也更高。但是，它的主要缺陷是生产成本相对较高，这主要是匣钵费用、余热的损耗等原因造成的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本较低、大大提高产品质量和生产效率，并降低劳动强度的α氧化铝的成型烧结工艺。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种α氧化铝的成型烧结工艺，其包括如下步骤：(1)将α氧化铝的原料磨细至325目～800目；(2)将粘结剂、辅助材料及矿化剂加入α氧化铝原料的磨细过程中，与α氧化铝原料混均后加入练泥机中，同时加入防爆纤维、造孔剂碳粉，然后加入纤维素溶液和水混练成可塑性的泥料；(3)将泥料放入辊压机中辊压成中间带有若干孔洞、孔隙的薄板毛坯，薄板厚度为30～50mm之间；(4)将薄板毛坯通过切割烘干，码放至窑车上，推至窑炉内进行烧结，得到α氧化铝。

所述步骤(1)中，所述α氧化铝原料采用工业氧化铝、氢氧化铝及工业氧化铝与氢氧化铝的混合材料中的任意一种。

所述α氧化铝原料采用振动磨或球磨机中磨细。

所述步骤(2)中，所述防爆纤维含量为0.1～3％，所述造孔剂碳粉含量为0.5～3％，所述纤维素溶液的固含量为0.2～2％，水为10～40％。

所述步骤(2)中，所述防爆纤维材质采用聚丙烯和聚酯中的任意一种；所述纤维素采用甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素及羧甲基纤维素中的任意一种。

所述步骤(4)中，所述窑炉采用隧道窑和推板窑中的任意一种，其烧结温度为1300℃～1500℃之间，保温时间4～10小时之间。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在现有隧道窑生产工艺的基础上，克服现有工艺技术存在的问题，放弃传统的将原料装入匣钵进行煅烧的工艺实现氧化铝成型烧结工艺，提高了产品质量和生产效率，降低了劳动强度，降低了生产成本。2、本发明采用的α氧化铝烧结工艺与匣钵生产的传统工艺相比，产量可以提高70％，能耗降低了60％，生产成本降低了20％，质量较好。3、本发明采用辊压机对可塑性泥料进行辊压，与压力机压制成型块相比，采用辊压式流水线生产毛坯，劳动强度低，而且生产效率高。4、本发明由于采用辊压机将泥料连续辊压成薄板状毛坯，毛坯中有孔洞、孔隙，易于风干，烧结过程容易内外一致。有效地解决了将泥料压制成成型块后由于毛坯密度过大，不易脱钠的问题。5、本发明由于制成的薄板毛坯带有若干孔洞、孔隙，透气性好，而且加入的防爆纤维可增加毛坯强度，随着炉内温度的升高，防爆纤维和碳粉将会挥发，这样给产品在烧制过程中留出了脱钠的通道，降低了煅烧温度，提高了氧化铝的活性。本发明可以广泛应用于α氧化铝的成型烧结工艺中。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述。

本发明α氧化铝的成型烧结工艺是在现有隧道窑生产工艺的基础上实现氧化铝成型烧结工艺，其步骤如下：

1)首先将α氧化铝的原料进行磨细，磨细至325目～800目；其中，α氧化铝原料可以采用工业氧化铝或氢氧化铝或工业氧化铝与氢氧化铝的混合材料；

2)将粘结剂、辅助材料及矿化剂加入α氧化铝原料的磨细过程中，与α氧化铝原料混合，混均后加入练泥机中，同时加入0.1～3％的防爆纤维、0.5～3％的造孔剂碳粉，然后加入固含量为0.2～2％的纤维素溶液和10～40％的水，混练成可塑性较强的泥料。

3)将步骤2)中的泥料放入辊压机中，辊压成中间带有若干孔洞、孔隙的薄板毛坯，薄板厚度为30～50mm之间；

4)将薄板毛坯通过切割烘干，码放至窑车上，推至窑炉内进行烧结，既可得到α氧化铝；其中，烧结温度为1300℃～1500℃之间，保温时间4～10小时之间。

上述步骤1)中，α氧化铝原料可以采用振动磨或是球磨机中磨细。

上述步骤2)中，防爆纤维材质可以采用聚丙烯或聚酯。

上述步骤2)中，纤维素溶液中，纤维素可以采用甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羧甲基纤维素。

上述步骤4)中，窑炉可以采用隧道窑或推板窑。

下面通过几个具体实施例，对本发明的α氧化铝的成型烧结工艺作进一步的介绍。

实施例一：采用工业氧化铝为原材料，将工业氧化铝球磨至800目，取料与水、碳粉造孔剂、防爆纤维、纤维素溶液等按质量比1000∶3∶2∶40在练泥机中混练成泥，将泥送入辊压机中压成薄片，薄板厚度为50mm，切割烘干。然后整齐摆放在窑车上，在隧道窑中于1500℃进行煅烧。冷却后用粉碎机粉碎，最后根据需求研磨至合适的粒度。

实施例二：采用氢氧化铝与工业氧化铝的混合材料，将氢氧化铝与上述实施例一中磨好的工业氧化铝按30∶70的比例混合，再与碳粉造孔剂，防爆纤维，纤维素溶液，水按1000∶2∶1∶30的比例在混练机中练成泥，用辊压机压成薄片状，薄板厚度为40mm，然后在隧道窑中于1400℃煅烧。

实例三：将工业氧化铝分别球磨至300目，500目，800目，按20∶20∶60的比例混合，再按实施例一的步骤制作。

实例四：采用氢氧化铝为原材料，将氢氧化铝，碳粉造孔剂，防爆纤维，纤维素液，水按1000∶3∶1∶0.5∶20的比例在练泥机中混练成泥，用辊压机压成薄片，薄板厚度为30mm切割烘干，将其在隧道窑中于1300℃煅烧。

综上所述，本发明的α转化更快，产量可以提高70％，能耗降低了60％，生产成本降低20％。

上述各实施例仅用于说明本发明，各个步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤及各原料配比进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种α氧化铝的成型烧结工艺，其包括如下步骤：

(1)将α氧化铝的原料磨细至325目～800目；

(2)将粘结剂、辅助材料及矿化剂加入α氧化铝原料的磨细过程中，与α氧化铝原料混均后加入练泥机中，同时加入防爆纤维、造孔剂碳粉，然后加入纤维素溶液和水混练成可塑性的泥料；

(3)将泥料放入辊压机中辊压成中间带有若干孔洞、孔隙的薄板毛坯，薄板厚度为30～50mm之间；

(4)将薄板毛坯通过切割烘干，码放至窑车上，推至窑炉内进行烧结，得到α氧化铝。

2.如权利要求1所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，所述α氧化铝原料采用工业氧化铝、氢氧化铝及工业氧化铝与氢氧化铝的混合材料中的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，所述α氧化铝原料采用振动磨或球磨机中磨细。

4.如权利要求2所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，所述α氧化铝原料采用振动磨或球磨机中磨细。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，所述防爆纤维含量为0.1～3％，所述造孔剂碳粉含量为0.5～3％，所述纤维素溶液的固含量为0.2～2％，水为10～40％。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，所述防爆纤维材质采用聚丙烯和聚酯中的任意一种；所述纤维素采用甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素及羧甲基纤维素中的任意一种。

7.如权利要求5所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，所述防爆纤维材质采用聚丙烯和聚酯中的任意一种；所述纤维素采用甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素及羧甲基纤维素中的任意一种。

8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，所述窑炉采用隧道窑和推板窑中的任意一种，其烧结温度为1300℃～1500℃之间，保温时间4～10小时之间。

9.如权利要求5所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，所述窑炉采用隧道窑和推板窑中的任意一种，其烧结温度为1300℃～1500℃之间，保温时间4～10小时之间。

10.如权利要求6所述的一种α氧化铝的成型烧结工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，所述窑炉采用隧道窑和推板窑中的任意一种，其烧结温度为1300℃～1500℃之间，保温时间4～10小时之间。