CN113526947B - 利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法及其产品 - Google Patents

利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，包括：圭亚那矾土生矿经800～1000℃轻烧脱水后球磨均化得到所需目数的矾土轻烧料；小于180目的矾土轻烧料细粉通过压砖法成型成砖坯，1700～1750℃保温3～6h，烧成得到高纯均质矾土熟料；小于2000目的矾土轻烧料微粉通过压球法或滚球法成型成素坯，1700～1750℃保温1～3h，烧成得到高纯均质矾土熟料。本发明还公开了通过上述方法制备得到的高纯均质矾土熟料，最大颗粒粒度>5mm，体积密度≥3.35g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，0.2MPa荷重软化温度T0.6≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。

Description

利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法及其产品
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法及其产品。
背景技术
各种高铝质制品的生产都离不开矾土熟料(如公开号为CN107954739A、CN112279657A的专利技术等)。中国的矾土资源以一水铝石-高岭石型矿为主，可直接煅烧成熟料，故长期以来，矾土熟料的生产方法主要为直接煅烧生矿法和球磨均化制坯烧结法。
目前，矾土优质矿源日益枯竭，优质矾土熟料的质量不稳定性也日益明显，表现为90级矾土产量减少、好料劣料鱼目混杂、杂质尤其是Na2O+K2O含量超标等等。
圭亚那矾土产于南美洲圭亚那合作共和国，以氧化铝含量高、杂质尤其是Na2O+K2O含量极低而闻名世界，但因其属于三水铝石矿型，烧成过程中灼减过大(超过30％)，而目前的生产工艺仍是采用原矿直接一步煅烧，故其很难煅烧致密，也很难煅烧得到5mm以上的致密颗粒(体积密度>3.3g/cm3)，极大的限制了其在耐火材料中的使用。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，解决了圭亚那矾土生矿一步煅烧很难得到体积密度≥3.30g/cm3、最大颗粒粒度>5mm矾土熟料的问题。
一种利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，包括步骤：
(1)圭亚那矾土生矿经800～1000℃轻烧脱除全部游离水和结晶水后球磨均化得到所需目数的矾土轻烧料；
(2)小于180目的矾土轻烧料细粉通过压砖法成型成砖坯，1700～1750℃保温3～6h，烧成得到所述高纯均质矾土熟料；
小于2000目的矾土轻烧料微粉通过压球法或滚球法成型成素坯，1700～1750℃保温1～3h，烧成得到所述高纯均质矾土熟料。
本发明首先将化学成分合格的圭亚那矾土生矿进行800～1000℃轻烧处理，破坏其晶体结构，释放出生矿中的游离水和结晶水。
轻烧后的圭亚那矾土结构疏松多孔，采用球磨方式可轻易磨制成小于180目的细粉或是小于2000目的微粉，磨制过程同时也是轻烧料各组分之间的均化过程。
磨制后的细粉或是微粉，通过压砖、压球或是滚球法重新成型密实，再经过隧道窑或是竖窑高温煅烧处理，便可得到结构致密、显微结构均匀、莫来石晶体和刚玉晶体发育良好并穿插分布、Na2O+K2O含量极低的矾土熟料。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，所述圭亚那矾土生矿，Al2O3质量含量≥70％，Al2O3+SiO2总质量含量≥75％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；经轻烧脱水后，Al2O3质量含量≥88％，Al2O3+SiO2总质量含量≥93％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，所述压砖法，向矾土轻烧料细粉中加入占矾土轻烧料细粉质量10％～15％的水，搅拌均匀后压制成长方体砖坯，生坯体积密度控制在2.4～2.6g/cm3。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，所述砖坯进隧道窑烧成。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，所述压球法，向矾土轻烧料微粉中加入占矾土轻烧料微粉质量4％～6％的水，搅拌均匀后经压球机压制成长轴40～50mm、短轴20～30mm的椭球体或直径30～40mm的圆球体，生坯体积密度控制在2.4～2.6g/cm3。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，所述滚球法，将矾土轻烧料微粉加入成球筒中，边加水边旋转成球，总加水量为矾土轻烧料微粉质量的8％～10％，成球直径20～30mm，生坯体积密度控制在2.6～2.8g/cm3。
作为优选，所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，球体素坯进竖窑烧成。
本发明还提供了所述的利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法制备得到的高纯均质矾土熟料。
所述高纯均质矾土熟料，最大颗粒粒度>5mm，体积密度≥3.35g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，0.2MPa荷重软化温度T0.6(形变0.6％时的温度)≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
因本发明所选圭亚那矾土矿源，氧化铝含量高，杂质尤其是Na2O+K2O含量极低，经高温烧成致密化后，Na2O+K2O含量同样极低，进而玻璃相极少、荷重软化温度更高，热导率更低(接近刚玉)，因而在耐火材料中使用会表现出更好的高温强度、抗侵蚀性能和保温效果。
本发明制备的高纯均质矾土熟料，Al2O3含量不低于89wt％，体积密度不低于3.35g/cm3，Na2O和K2O总量小于0.1wt％，具有很高的耐火度、荷重软化温度和很低的热导率，理化性能远优于其它矿源制备的同氧化铝含量矾土熟料，可作为优良的耐火材料原料使用。
本发明与国产其它矿源制备的同氧化铝含量矾土熟料相比，具有如表1所示优势。
表1
Figure BDA0003169657340000041
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
一种高纯均质矾土熟料及其制备方法，包含以下步骤：
1)将天然的圭亚那矾土生矿经1000℃轻烧处理脱除全部游离水和结晶水，得到圭亚那矾土轻烧料，其中圭亚那矾土生矿Al2O3质量含量≥70％，Al2O3+SiO2总质量含量≥75％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；圭亚那矾土轻烧处理后Al2O3质量含量≥88％，Al2O3+SiO2总质量含量≥93％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％。
2)将圭亚那矾土轻烧料进行球磨均化处理，磨制为小于180目(-180目)的细粉。
3)将磨制后的-180目圭亚那矾土轻烧料，加入占圭亚那矾土轻烧料质量12％的水分，搅拌均匀后压制成长方体砖坯，生坯体积密度控制为2.4～2.6g/cm3。
4)将圭亚那矾土轻烧料砖坯进隧道窑烧成，于1730℃保温6h。
5)烧成后的圭亚那矾土熟料，体积密度3.37g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，荷重软化温度(0.2MPa，T0.6)≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。
实施例2
一种高纯均质矾土熟料及其制备方法，包含以下步骤：
1)将天然的圭亚那矾土生矿经900℃轻烧处理脱除全部游离水和结晶水，得到圭亚那矾土轻烧料，其中圭亚那矾土生矿Al2O3质量含量≥70％，Al2O3+SiO2总质量含量≥75％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；圭亚那矾土轻烧处理后Al2O3质量含量≥88％，Al2O3+SiO2总质量含量≥93％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％。
2)将圭亚那矾土轻烧料进行球磨均化处理，磨制为小于2000目(-2000目)的微粉。
3)将磨制后的-2000目圭亚那矾土轻烧料，加入占圭亚那矾土轻烧料质量5％的水分，搅拌均匀后经压球机压制成长轴40～50mm、短轴20～30mm的椭球体，生坯体积密度控制为2.4～2.6g/cm3。
4)将圭亚那矾土压球法素坯进竖窑烧成，于1740℃保温1h。
5)烧成后的圭亚那矾土熟料，体积密度3.39g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，荷重软化温度(0.2MPa，T0.6)≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。
实施例3
一种高纯均质矾土熟料及其制备方法，包含以下步骤：
1)将天然的圭亚那矾土生矿经800℃轻烧处理脱除全部游离水和结晶水，得到圭亚那矾土轻烧料，其中圭亚那矾土生矿Al2O3质量含量≥70％，Al2O3+SiO2总质量含量≥75％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；圭亚那矾土轻烧处理后Al2O3质量含量≥88％，Al2O3+SiO2总质量含量≥93％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％。
2)将圭亚那矾土轻烧料进行球磨均化处理，磨制为小于2000目(-2000目)的微粉。
3)将磨制后的-2000目圭亚那矾土轻烧料，在成球筒中边加水边旋转成球，总加水量为圭亚那矾土轻烧料质量的9％，成球直径20～30mm，生坯体积密度控制为2.6～2.8g/cm3。
4)圭亚那矾土滚球法素坯进竖窑烧成，于1750℃保温1h。
5)烧成后的圭亚那矾土熟料，体积密度3.41g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，荷重软化温度(0.2MPa，T0.6)≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种利用圭亚那矾土制备高纯均质矾土熟料的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)圭亚那矾土生矿经800～1000℃轻烧脱除全部游离水和结晶水后球磨均化得到所需目数的矾土轻烧料；
所述圭亚那矾土生矿，Al2O3质量含量≥70％，Al2O3+SiO2总质量含量≥75％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；经轻烧脱水后，Al2O3质量含量≥88％，Al2O3+SiO2总质量含量≥93％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％；
(2)小于180目的矾土轻烧料细粉通过压砖法成型成砖坯，1700～1750℃保温3～6h，烧成得到所述高纯均质矾土熟料；所述压砖法，向矾土轻烧料细粉中加入占矾土轻烧料细粉质量10％～15％的水，搅拌均匀后压制成长方体砖坯，生坯体积密度控制在2.4～2.6g/cm3；
小于2000目的矾土轻烧料微粉通过压球法或滚球法成型成素坯，1700～1750℃保温1～3h，烧成得到所述高纯均质矾土熟料；所述压球法，向矾土轻烧料微粉中加入占矾土轻烧料微粉质量4％～6％的水，搅拌均匀后经压球机压制成长轴40～50mm、短轴20～30mm的椭球体或直径30～40mm的圆球体，生坯体积密度控制在2.4～2.6g/cm3；所述滚球法，将矾土轻烧料微粉加入成球筒中，边加水边旋转成球，总加水量为矾土轻烧料微粉质量的8％～10％，成球直径20～30mm，生坯体积密度控制在2.6～2.8g/cm3；
所述高纯均质矾土熟料，最大颗粒粒度>5mm，体积密度≥3.35g/cm3，Al2O3质量含量≥89％，Al2O3+SiO2总质量含量≥94％，K2O+Na2O总质量含量≤0.1％，耐火度≥1800℃，0.2MPa荷重软化温度T0.6≥1680℃，900℃热导率≤3w/m·k。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述砖坯进隧道窑烧成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述素坯进竖窑烧成。
4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的方法制备得到的高纯均质矾土熟料。
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