專利名稱：礬土基活性α－Al的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種α-Al2O3微粉及制造工藝。
α-Al2O3具有耐火度高、高溫體積穩(wěn)定性好、耐磨性強(qiáng)、對(duì)酸性和堿性爐料的化學(xué)侵蝕都有較強(qiáng)的抵抗力等的優(yōu)點(diǎn)，是一種主要的耐火原料。微粉的使用增強(qiáng)了材料的密集堆積程度和燒結(jié)性，從而可以顯著提高耐火材料的物理性能和抵抗化學(xué)侵蝕能力。
然而，Al2O3的生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜。以我國(guó)常用的燒結(jié)法為例礬土須經(jīng)和碳酸鈉、石灰石配合、磨細(xì)后燒結(jié)成熟料，再經(jīng)溶出、分離、結(jié)晶、洗滌、煅燒等步驟制成氧化鋁。氧化鋁還需通過添加結(jié)晶促進(jìn)劑經(jīng)特殊的煅燒制成活性α-Al2O3，最后經(jīng)超細(xì)磨制得α-Al2O3微粉。這樣，α-Al2O3微粉的價(jià)格就十分昂貴。
高鋁質(zhì)耐火材料的主要物相為剛玉(α-Al2O3)、莫來石、鈦酸鋁固溶體和玻璃相。添加2-10％的α-Al2O3微粉對(duì)提高材料純度的有限，但顯著增加了成本。從而添加α-Al2O3所獲的有益效果在很多情況下被抵銷，產(chǎn)品的性能/價(jià)格比值和競(jìng)爭(zhēng)力提高不多。
雖然，一些工廠利用礬土熟料生產(chǎn)的325目(45μm)的細(xì)粉，用于制造高鋁質(zhì)耐火材料。但這有三個(gè)問題1)礬土熟料未經(jīng)過精心選擇，產(chǎn)品常常不能滿足優(yōu)質(zhì)礬土的要求；2)礬土熟料經(jīng)1600℃左右的高溫?zé)?，?Al2O3已發(fā)育成數(shù)十個(gè)微米大小的晶粒，材料既無活性，磨細(xì)時(shí)電耗又高；3)產(chǎn)品的細(xì)度不夠，不能有效地發(fā)揮其有益作用。
本發(fā)明的目的在于直接利用礬土生料，經(jīng)過低溫?zé)Y(jié)和超細(xì)粉磨工藝制得活性α-Al2O3微粉，從而生產(chǎn)出一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型耐火原料。所述活性指得是1)微粉可以在一定程度上參與水化，提高不定形耐火材料的脫模強(qiáng)度和110℃烘干強(qiáng)度；2)微粉具有良好的燒結(jié)性，可以提高不定形材料經(jīng)800-1100℃熱處理后的強(qiáng)度，以解決傳統(tǒng)澆注料經(jīng)中溫強(qiáng)度熱處理后強(qiáng)度降低的問題；3)微粉能與耐火材料中的過渡性低熔物快速反應(yīng)，以提高耐火材料的高溫性能。
附圖
為本發(fā)明所述的微粉之X光衍射圖，其中A為α-Al2O3，T為金紅石，α-SiO2為α石英。
精心選擇礬土是制得優(yōu)質(zhì)微粉的先決條件。礬土和氧化鋁的質(zhì)量差異在于前者含有少量雜質(zhì)。選擇了優(yōu)質(zhì)礬土就減少了產(chǎn)品與高純?chǔ)?Al2O3的差別，在更多的情況下，低價(jià)格材料就可以表現(xiàn)出其優(yōu)越性。發(fā)育不完善的晶粒含有的缺陷多；小晶粒疏松聚集體的易磨性比大晶粒致密燒結(jié)體好的多。根據(jù)礬土生料的煅燒特性，制定合適燒成制度就可以控制α-Al2O3晶粒的尺寸，獲得高活性和易磨的原料。最后，原料必須經(jīng)超細(xì)粉磨制成微粉，以起到提高材料成型性能、致密度、室溫強(qiáng)度、高溫物理性能和抗侵蝕性的作用。
因此，本發(fā)明意圖避免先對(duì)礬土提純，然后將花費(fèi)很大代價(jià)獲得的α-Al2O3摻入低純度高鋁質(zhì)材料的不合理過程，以及先過度燒結(jié)使材料喪失活性和易磨性再進(jìn)行磨細(xì)的不合理過程，意圖直接利用礬土和合理工藝燒制和粉磨制成α-Al2O3微粉。
本發(fā)明的制作工藝如下
1)本發(fā)明所述微粉的灼燒基成分應(yīng)滿足下述要求項(xiàng)目理想要求最低要求Al2O3≥90.0％≥88.0％TiO2≤4.0％ ≤5.0％Fe2O3≤2.0％ ≤3.0％CaO+MgO ≤0.4％ ≤0.6％K2O+Na2O ≤0.4％ ≤0.6％SiO2≥3.2％ ≥2.8％2)產(chǎn)品的煅燒溫度為1000-1400℃。如煅燒溫度＜1000℃，材料的需水量過大，不利于生產(chǎn)不定形耐火材料；如煅燒溫度＞1400℃剛玉晶粒過度成長(zhǎng)，不利于產(chǎn)品的活性和粉磨。
3)由于活性α-Al2O3有一定的水化能力，固宜采用振動(dòng)磨、氣流磨和高速機(jī)械沖擊式等干式超細(xì)粉碎設(shè)備進(jìn)行粉磨。
實(shí)施例1選擇礬土的化學(xué)成分(灼燒基)為Al2O3=92.53％,SiO2=3.05％,Fe2O3=0.54％,TiO2=3.68％,CaO=0.08％,MgO=0.07％,K2O=0.03,Na2O=0.11％。上述礬土礦石在1200℃經(jīng)4小時(shí)煅燒制得輕燒料。經(jīng)X光檢驗(yàn)，輕燒料的主要礦物相為α-Al2O3但含有少量金紅石(TiO2)和α石英(SiO2)。上述輕燒料經(jīng)破碎至＜1mm，再經(jīng)振動(dòng)磨磨制4小時(shí)，即可獲得最大粒徑＜20μm，平均粒徑為4μm的礬土基α-Al2O3微粉。
將所述微粉用于制造鋼包鎂鋁尖晶石澆注料。材料的配比和性能對(duì)比為組成/性能 實(shí)施配方對(duì)比配方＞8mm礬土熟料 23％23％8-1mm礬土熟料 39％ 39％1-0.1mm礬土熟料 10％ 10％＜0.1mm礬土熟料粉 8％11％＜0.1mm鎂砂粉 8％8％純鋁酸鈣水泥1％1％＜0.02mm礬土基尖晶石微粉5％5％硅灰3％3％礬土α-Al2O3微粉 3％0％110℃烘干強(qiáng)度(MPa)抗折3.21.8耐壓53 43.61100℃燒后強(qiáng)度(MPa)抗折3.00.8耐壓47 23.1從實(shí)施例1可知用本發(fā)明所制α-Al2O3微粉3％等量替代＜0.1mm礬土熟料粉，在其它條件相同時(shí)可以提高所述材料的強(qiáng)度指標(biāo)，特別是成功解決了材料1100℃燒后強(qiáng)度下降的問題。
實(shí)施例2按實(shí)施例1所述方法制得礬土基α-Al2O3微粉，用于鋁硅系超低水泥澆注料的預(yù)制件。材料的配比為組成/性能實(shí)施配方對(duì)比配方10-3mm粘土熟料 40 403-0.1mm粘土熟料 30 30＜0.1mm高鋁熟料 20 24純鋁酸鈣水泥 1 1硅灰 5礬土基α-Al2O3微粉 4 0上述材料外加0.2％常規(guī)減水劑和適量水成型、脫模和干燥后，再經(jīng)1300℃熱處理后檢測(cè)材料的荷重軟化溫度實(shí)施配方為1430℃，而對(duì)比配方僅為1400℃。用4％礬土基α-Al2O3微粉替代等量常規(guī)礬土粉，在其它條件相同時(shí)，可以提高荷重軟化溫度30℃。
從實(shí)施例1和實(shí)施例2可知本發(fā)明所制礬土基α-Al2O3微粉明顯改善了所述耐火材料的性能。因此，礬土基α-Al2O3微粉是一種價(jià)格低廉而技術(shù)效果顯著的新材料，在許多場(chǎng)合下可以有效提高含礬土的鋁硅系和鋁鎂系耐火材料的性能/價(jià)格比值或競(jìng)爭(zhēng)力。
權(quán)利要求
1．一種礬土基活性α-Al2O3微粉，其特征在于所述微粉以優(yōu)質(zhì)天然礬土為原料，經(jīng)低溫?zé)珊统?xì)粉磨工藝制備，所述微粉的灼燒基化學(xué)組成為Al2O3≥88.0％TiO2≤5.0％Fe2O3≤3.0％CaO+MgO≤0.6％K2O+Na2O≤0.6％SiO2≥2.8％所述微粉的主要礦物相為α-Al2O3，平均粒度為1-20μm。
2．一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述微粉的工藝，其特征在于所述微粉的燒成溫度為1200±200℃，燒成后粉磨至平均粒度1-20μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種α－Al
文檔編號(hào)C04B35/622GK1305974SQ0110355
公開日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者王杰曾, 劉錫俊, 楊瑞蓮, 夏霞云, 盛敏琪 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院