CN105601259A - 一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法，属于耐火原料生产技术及铝矾土矿利用技术领域。利用高铝矾土生料碎料作为主要原料，工业氧化铝粉作为辅料；采用原料分级、均化、连续配料、湿法球磨、浆体除铁、喷雾干燥、机压成型、干燥、高温烧结、破碎分级等连续生产工艺，通过工艺参数控制，制备出烧结刚玉。优点在于：耐火高铝矾土碎料的合理高效使用，生产原料成本低、工艺环保、产品质量可控。
Description
技术领域
本发明属于耐火原料生产技术及铝矾土矿利用技术领域，特别涉及一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法。
背景技术
我国耐火高铝矾土资源储量大、分布广，长期以来一直作为耐火工业的重要原料，并为其提供支撑，为我国耐火材料占据国际市场提供了可靠的保障。但传统的高铝矾土开采和简单加工模式只能利用大块的天然铝土矿，占很大比例的碎料被白白丢弃，不仅浪费了资源，同时还破坏了生态环境。尤其是作为稀缺资源的特级耐火高铝矾土，其生料碎料也不能够得到高效的利用甚为可惜。特级高铝矾土生料碎料氧化铝含量高、杂质含量低，主要矿相以刚玉相为主，理论上完全可以作为烧结刚玉的主要原料加以利用。但受技术和装备的限制，一直未见有其高效利用及生产制备烧结刚玉的方法。
《回转窑煅烧铝硅质耐火原料产生的废料的均化利用》的文献中(见2006年第5期《耐火材料》)，公开了以回转窑煅烧铝硅质耐火原料产生的废料为原料生产均化料的方法，其工艺流程包括：配料、湿磨、压滤、成型、烘干和煅烧，该工艺主要用于塑性较强的低铝废料生产高铁低铝的均化料，且所述均化料用于生产高铝砖等低档产品，但在该文献中也没有公开各工艺步骤的工艺参数和具体方法。公告号CN101121604B的中国专利文献中公开了一种矾土均化料的生产方法，其以结构疏松、不能直接煅烧的高铝矾土生矿为原料，通过配料、研磨、除铁、过滤、成型、烘干、烧制等步骤而形成，解决了疏松矿的处理问题，但为了能够挤出成型在研磨前就加入大量结合剂，这一方面造成了水环境的污染，另一方面增加了大量的制造成本，不利于工业化的推广；公告号CN103232253B的中国专利文献中公开了一种利用中低品位铝矾土矿生产均质料耐火原料的方法，其工艺步骤包括将中低品位铝矾土矿破碎均化、湿法粉磨、浮选、压滤脱水、真空挤泥成型、干燥、烧成，解决了我国中低品位铝矾土矿、甚至是粉矿的利用率问题，但不适合塑性较差的高品位碎矿、粉矿的利用；公告号1072623C、101602606B、103664144A、101602600B、104496432等中国专利文献也都公开了利用高铝矾土生料等为原料制备烧结刚玉的方法，但为了后续能够利用挤泥机成型，在之前工艺中均加入了木质素磺酸钙、糊精、羧甲基纤维素、纸浆废液等结合剂，同时还或加入了MgO、CeO2、Y2O、MnO2等促烧剂，这些均在工艺过程中存在安全隐患，甚至造成环境污染，还有可能在最终产品中引入新的杂质，同时也增加了生产成本，不利于规模化生产的开展和推广。
因此，为更有效的利用我国优质高铝矾土资源，巩固我国耐材工业的重要地位，为耐材行业提供更有力的支持，开展了规模化量产利用高铝矾土碎料制备烧结刚玉的研究与生产实践工作，获得了本发明相关的成果。
发明内容
本发明目的在于提供一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法，解决了优质高铝矾土碎料、粉料再利用的问题。
本发明是这样实现的：将高铝矾土生料碎料作为主要原料，如有需要可添加少量工业氧化铝粉作为辅料；采用原料分级、破碎、均化、连续配料、湿法球磨、浆体除铁、喷雾干燥、机压成型、干燥、高温烧结、破碎分级等生产制备工艺即可生产出矾土基烧结刚玉。
一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法，具体工艺步骤及参数如下：
1)原料分级：高铝矾土生料碎料作为主要原料，工业氧化铝粉作为辅料；将高铝矾土碎料按照Al2O3含量进行分级，分类单独堆放；
高铝矾土生料碎料的要求：Al2O3含量≥72wt％、Fe2O3含量≤2.0wt％，无黄土等杂质混入；工业氧化铝粉粒度为小于200目通过率>90％，其中Al2O3质量百分含量≥98％；
2)均化：将分级的原料破碎成≤5mm的颗粒后通过多级均化，均匀混合后放入不同料库；
3)连续配料：采用在线检测连续配料系统将均化后不同级别的碎料，如单纯靠矾土碎料达不到设定的目标Al2O3质量百分含量86％～90％时，配入工业氧化铝粉自动配料；
4)湿法球磨：将连续配料后的原料运送至球磨机，控制磨矿浓度为50wt％～60wt％之间，加水研磨为料浆，然后密封球磨机球磨12h～16h，控制研磨后料浆粒度为200目通过率>90％；
5)浆体除铁：将磨好的浆料输出，经过除杂设备，除去浆体中的磁性物质，磁性物质残余量小于0.1％；
6)喷雾干燥：利用喷雾干燥设备将料浆干燥和造粒化，干燥后的料浆含水率控制在5％～8％；
7)机压成型：将干燥后的料浆经自动称量后输送至全自动压砖机自动压制成砖坯，采用机械手自动码装至窑车；
8)干燥：成型码放砖坯后的窑车推入干燥窑中干燥，干燥后砖坯的含水率为≤1％；
9)高温烧结：将码放砖坯的窑车推入隧道窑烧结为熟料，烧结最高温度为1500℃～1600℃，然后高温保温，保温时间为6h～15h；
10)破碎分级：将烧制成的熟料按照要求破碎后分级至所要求的粒级。
按照本发明所提供的技术方案，所生产的烧结刚玉：主晶相为刚玉相，其中Al2O3质量百分含量为86％～90％中设定值s％，整批产品Al2O3质量百分含量任意抽验值为s％±1％，Fe2O3质量百分含量为≤2.0％；吸水率≤1.5％；体积密度≥3.30g/cm3。
本发明的优点在于：
(1)本发明以耐火高铝矾土生料碎料为主要原料，解决了优质高铝矾土碎料、粉料的利用问题，提高了耐火高铝矾土的资源利用率，符合矿业可持续发展的需求；
(2)工艺中除调节剂工业氧化铝粉外，无结合剂及其他有害成分的添加，原材料成本低，环保无污染；
(3)原料分级、均化、连续配料、湿法球磨等工艺，有利于生产过程中原料化学成分的控制，可完全满足预期化学成分要求，对最终产品化学指标的控制以及后期坯体的可控烧结形成目标矿相及物理指标的控制起到了重要作用，实现了产品质量的可控性；
(4)通过工艺参数控制，实现产品所设计的矿物结构、刚玉相的发育良好，在常温、中温、高温下具备优越的耐磨、抗侵蚀及机械性能。
具体实施方式
实施例1
以两种特级耐火铝矾土生料碎料为原料，在破碎时抽验，其成分如下表1所示：
生产规模为100t，生产过程具体如下：
将两种生料碎料分别破碎成≤5mm的颗粒后在立体均化设备中均匀混合后分别放入两个原料仓中；利用在线连续检测配合自动配料，系统设定Al2O3质量百分含量为86％；根据自动化系统配成的物料通过皮带运输均匀进入球磨设备中，球磨12h，粒度为200目通过率91％；泥浆经除铁后；利用喷雾干燥设备干燥造粒后的含水率为6.5％；后经液压机压制成型自动装车；干燥后在高温隧道窑炉中烧成；最高烧成温度为1560℃，保温12h，随窑自然冷却至室温；破碎升级后得到所要求制备的烧结刚玉。
表1两种矾土生料的化学成分(单位：％)
经XRD和SEM分析，产物的主晶相为刚玉相；产物任意抽样的理化典型值如下表3所示。
实施例2
以特级耐火铝矾土生料碎料辅以氧化铝粉为原料，碎料在破碎时抽验，氧化铝粉为进厂检验，其成分如下表2所示：
生产规模为100吨，生产过程具体如下：
将生料碎料破碎成≤5mm的颗粒后在立体均化设备中均匀混合后输送至原料仓中，将氧化铝粉输送至另一原料仓；利用在线连续检测配合自动配料，系统设定Al2O3质量百分含量为89％；根据自动化系统配成的物料通过皮带运输均匀进入球磨设备中，球磨14h，粒度为200目通过率93％；泥浆经除铁后；利用喷雾干燥设备干燥造粒后的含水率为5.8％；后经液压机压制成型自动装车；干燥后在高温隧道窑炉中烧成；最高烧成温度为1550℃，保温14h，随窑自然冷却至室温；破碎升级后得到所要求制备的烧结刚玉。
表2两种矾土生料的化学成分(单位：％)
经XRD和SEM分析，产物的主晶相为刚玉相；产物任意抽样的理化典型值如下表3所示。
表3实施例1和2所得产物典型的理化指标
Claims (4)
1.一种利用高铝矾土碎料生产制备烧结刚玉的方法，其特征在于，具体工艺步骤及参数如下：
1)原料分级：高铝矾土生料碎料作为主要原料，工业氧化铝粉作为辅料；将高铝矾土碎料按照Al2O3含量进行分级，分类单独堆放；
2)均化：将分级的原料破碎成≤5mm的颗粒后通过多级均化，均匀混合后放入不同料库；
3)连续配料：采用在线检测连续配料系统将均化后不同级别的碎料，如单纯靠矾土碎料达不到设定的目标Al2O3质量百分含量86％～90％时，配入工业氧化铝粉自动配料；
4)湿法球磨：将连续配料后的原料运送至球磨机，控制磨矿浓度为50wt％～60wt％之间，加水研磨为料浆，然后密封球磨机球磨12h～16h，控制研磨后料浆粒度为200目通过率>90％；
5)浆体除铁：将磨好的浆料输出，经过除杂设备，除去浆体中的磁性物质，磁性物质残余量小于0.1％；
6)喷雾干燥：利用喷雾干燥设备将料浆干燥和造粒化，干燥后的料浆含水率控制在5％～8％；
7)机压成型：将干燥后的料浆经自动称量后输送至全自动压砖机自动压制成砖坯，采用机械手自动码装至窑车；
8)干燥：成型码放砖坯后的窑车推入干燥窑中干燥，干燥后砖坯的含水率为≤1％；
9)高温烧结：将码放砖坯的窑车推入隧道窑烧结为熟料，烧结最高温度为1500℃～1600℃，然后高温保温，保温时间为6h～15h；
10)破碎分级：将烧制成的熟料按照要求破碎后分级至所要求的粒级。
2.根据权利要求1所述的制备烧结刚玉的方法，其特征在于，高铝矾土生料碎料为Al2O3含量≥72wt％、Fe2O3含量≤2.0wt％，无黄土杂质混入。
3.根据权利要求1所述的制备烧结刚玉的方法，其特征在于，工业氧化铝粉粒度为小于200目通过率>90％，其中Al2O3质量百分含量≥98％。
4.根据权利要求1所述的制备烧结刚玉的方法，其特征在于，所生产的烧结刚玉：主晶相为刚玉相，其中Al2O3质量百分含量为86％～90％中设定值s％，整批产品Al2O3质量百分含量任意抽验值为s％±1％，Fe2O3质量百分含量为≤2.0％；吸水率≤1.5％；体积密度≥3.30g/cm3。
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