CN1088623A - 电熔法制造稳定化氧化锆的方法 - Google Patents

Abstract

电熔法制造稳定化氧化锆的方法，是一种新的节 约电能的情况下制造稳定化氧化锆的方法，是将主料 和辅料配合成型后分段进行冶炼，关键是锆原料与炭 素含有物的配合，及其配合比例，得到能在2800℃高 温下同时具有耐磨、耐腐蚀、耐冲刷的高强度稳定化 氧化锆。比现有的用氧化锆制成的产品提高寿命十 倍以上，而且能大量地廉价地产出。

Description

本发明涉及一种新型的高强度耐高温材料的制取方法，电熔化学法。

已有的生产方法是用酸碱抽取法、化学法以及传统的电弧炉冶炼法和降压条件下进行处理制造锆粉的方法，这些方法有下列不足之处：

1、酸碱抽取法和化学法制取氧化锆生产工艺复杂、污染环境、消耗原材料多、利用系数低、能耗高等。

2、传统的电弧炉冶炼法耗能高，且不能一次性的进行稳定化处理，制取的氧化锆使用寿命低，质量不稳定。

3、用降压法生产高纯度稳定化氧化锆，工艺复杂、成本高、不能大规模产出，尤其是不能提供用于广大市场的颗粒状的骨料。

本发明的目的是要在节能的条件下大批量、成本低、一次性冶炼获得稳定化氧化锆，而不是注重获得高纯度的超细度稳定化氧化锆粉。本发明要制取的是以满足广大耐火材料行业和边缘行业需要的大量稳定化氧化锆颗粒状骨料。

本发明的关键是锆原料与炭素含有物的配合及其配合的摩尔比c/sio₂在1.5-2.5之间，当小于1.5，在脱硅处理后锆砂仍有残留，若大于2.5锆砂中的sio₂就还原，虽然可以作为sio蒸气除掉，但会因炭量过多，造成还原性能太强，从而生成Zrsi，ZrsSi₃之类的氧化锆金属硅化合物，因Si残留量增加，最终所得到的Zro₂中的sio₂量也增加，因而影响氧化锆的纯度。

本发明最突出的效果是：

创造性的采用了高温还原、分段冶炼，特别是结合添加稳定剂材料混合成型后一次性冶炼制取氧化锆和稳定氧化锆，这项新工艺减少了工艺流程、节约了成本、改善了性能、提高了氧化锆的寿命，使用氧化锆的结合体，在高温条件下能稳定化保持耐热、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷的特性，由于用这种工艺方法，能大量的生产出稳定化的氧化锆，拓宽了不同高科技领域的需要。

本发明是这样实现的：

一、散装投入法：

1、以锆英砂为主要原料，配合适量的炭素还原剂焦炭、澄清剂铁质碎屑，其摩尔比C/sio₂控制在1.5-2.5范围内，稳定剂如氧化钙、氧化钇、氧化铪中至少一种，在控制输出功率和可调电压、电流的电炉中以1700-2700℃进行冶炼。冶炼分几个阶段进行达到节能的目的，第一个阶段为多加料阶段，其加入量占炉料批料量的70%，二次电压、电流之比为40-30，冶炼1-3小时。第二个阶段为少加料阶段，其加入量占炉料批料量的30%，二次电压、电流之比为30-25，业冶炼1-2小时;第三个阶段为不加料阶段，其加料量为零，二次电压、电流之比为25-20，冶炼3-7小时进行精炼。采用这种手段的作用是利用锆对氧的亲合力比锆英砂中杂质氧化铁、氧化硅、氧化钛都大，因此可以在较高温度下还原熔炼，将主要杂质氧化铁、氧化硅、氧化钛等除掉，而保留氧化锆的还原机理，可一次性地冶炼获得稳定氧化锆。

上述炉料配比是：

锆英砂  30-40%

焦炭  10-15%

铁屑  15-40%

氧化钙（氧化钇、氧化铪）  0.5-4%%

2、使用二氯氧化锆为主要原料，配入适量的稳定剂，如氧化钙、氧化钇、氧化铪中至少有一种，在能控制输出功率和可调电压、电流的电炉中冶炼。冶炼的几个阶段同散装料法1。

二、成型投入法：

1、混合料成型投入法，本法的优点1是保证主要原材料和辅加料的准确配比的条件下投入炉缸中，减少了物料的偏析现象，使其物料加快反应，提高产品质量，同时达到节能的目的;优点2是避免了热飞相，节约贵重材料，减少抽风量节约电能和炉缸周围的污染状况。

以锆英砂为主要原料，配合适量的添加料还原剂碳素材料焦炭、澄清剂铁、质碎屑、其摩尔比C/sio₂控制在1.5-2.5范围内，稳定剂如氧化钙、氧化钇、氧化铪中至少有一种，按比例制成粉粒，加入粘结剂、糊精液或动物胶、树脂液中的一种，使混合料成型，如制成20-30mm的球体，30-40的立方体，Φ30×40H的棒体，放入加热炉以50-400℃的温度进行干燥预处理，成为合格的成型体，然后按散装料法冶炼方式，冶炼分几个阶段进行，最后得到稳定化氧化锆。

2、以二氯氧化锆为主要原料，配以适量的稳定剂如氧化钙、氧化钇、氧化铪中至少一种，按比例制成粉粒，其混合料成型料投入法1和散装料法冶炼方式，冶炼分几个阶段进行，最后得到稳定化氧化锆。

三、上述散装投入法和料球投入法，其配料中不加入稳定剂，按散装料投入法或成型料投入法冶炼方式，冶炼分几个阶段进行，最后得到非稳定化氧化锆。

本发明的混合料成型工艺如下：

按照还原反应特点，计算好原材料及添加剂，准确称量，然后放入混碾机里，按规定的混碾时间，加入规定数量的润湿剂，进行间断式混碾，使其混拌均匀不结块，或经筛松后投入成型机里，再加入规定数量的粘结剂糊精液或动物胶、树脂液中的一种，最终成型如Φ30-40mm的球体，30-40mm或更大的立方体，Φ30-50H的棒体，放入硬化炉内，温度控制在50-400℃时脱水干燥，进行预处理，经过耐热提升送至封闭料仓内，按批量分段投入电炉内进行冶炼。

电炉法制造稳定化氧化锆料球投入法的实施例如下：

1、主要原料及添加剂成份：

（1）锆英砂化学成份占重量百分比为：

Zro₂63.00

sio₂35.00

Fe₂o₃0.30

Tio₂0.30

Cao  0.60

Ngo  0.30

Al₂o₃0.15

合计  99.95

（2）碳素还原剂采用煅烧后的石油焦、化学成份占重量百分比为：

固定碳C  95

灰份  2

挥发份+水份  3

（3）澄清剂采用铁质碎屑、化学成份重量百分比为：

Fe  98

杂质  2

2、炉料配比重量百分比为：

锆英砂  40

石油焦  15

铁质碎屑  40

氧化钙  1.2

3、二次电压和电流的比例范围：

- (A)/(V) ＝40-20之间

4、按上述炉料配比将上述主要原料及添加料碾制成粒状、其摩尔比C/sio₂控制在1.5-2.5范围内，按几种配比制成Φ20-30mm的料球，经烘干硬化预处理后，分三个阶段以1700-2700℃的温度放入电炉进行冶炼，第一个阶段为多加料阶段，其加入料占炉料批料量的70%，二次电压电流之比为35，或在40-30中调整，冶炼2小时;第二个阶段为少加料阶段，其加入量占炉料批料量的30%，二次电压、电流之比为28，或在30-25中调整，冶炼2小时;第三个阶段精炼不加料，二次电压、电流之比为20，或在25-20中调整，冶炼6小时，在冶炼过程中可根据炉内热量变化和化学反应情况放入不同配比的稳定剂氧化钙含量的料球，并调整功率参数以及投料球速度，以得到稳定化的氧化锆材料。用这种方法制成的稳定化氧化锆材料，每消耗1000度电，投入200公斤炉料，可产出50公斤的稳定化氧化锆。

      2、产品的化学成份：

Claims (2)

1、电熔法制造稳定化氧化锆的方法，特别是用锆英砂生产稳定化耐热材料氧化锆的方法，本发明的特征在于：将30-40%的锆英砂、10-15%的炭素含有物、15-40%的澄清剂，其摩尔比C/sio₂控制在1.5-2.5范围内，0.5-4%的稳定剂，将粉粒混合成型后，在控制电压、电流之比在40-20之间分三个阶段投入电炉内以1700-2700℃的温度冶炼，最后得到各种特性的稳定化氧化锆。

2、电熔法制造稳定化氧化锆的方法，特别是用二氯氧化锆生产稳定化耐热材料氧化锆的方法，本发明的特征在于用94-96%的二氯氧化锆粉粒，配以0.5-4%的稳定剂，经混合成型后，在控制电压、电流之比在40-20之间分三个阶段投入电炉内以1700-2700℃的温度冶炼，最后得到各种特性的稳定化氧化锆。