專利名稱：一種棕剛玉空心球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棕剛玉空心球的制備方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)能源日益枯竭，而新能源發(fā)展緩慢的今天，當(dāng)前最迫切的任務(wù)是開發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好、使用溫度高能滿足輕質(zhì)結(jié)構(gòu)高溫爐所需的內(nèi)襯材料，改變傳統(tǒng)的超高溫窯爐由于采用重質(zhì)結(jié)構(gòu)而存在的熱容量大、升溫速率低、能耗大、使用壽命短、中期維修量大等缺點(diǎn)，節(jié)約能源，為人類可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
由于隔熱材料是通過引入氣孔的方式來獲得低熱導(dǎo)率，引入大量氣孔導(dǎo)致隔熱材料重?zé)€收縮率提高、荷重軟化溫度降低、高溫蠕變嚴(yán)重、耐壓強(qiáng)度降低，從而使隔熱材料的使用溫度很難提高，并使應(yīng)用范圍受到限制，因此尋找新的方法制備新的高溫隔熱材料一直是各國專家的工作重點(diǎn)。1986年蘇聯(lián)材料工作者采用增加Al2O3含量和成球預(yù)燒的辦法，生產(chǎn)出使用溫度可達(dá)1750℃的高溫隔熱材料；20世紀(jì)80年代中期又成功地生產(chǎn)出輕質(zhì)氧化鋁空心球陶瓷，氧化鋁纖維等輕質(zhì)隔熱材料，使用溫度可達(dá)1500～1800℃，不但可做隔熱層，也可以與火焰直接接觸。在現(xiàn)有的各種材質(zhì)的隔熱材料中，氧化鋁隔熱材料品種最多，使用溫度高，隔熱節(jié)能效果好，是當(dāng)今重點(diǎn)發(fā)展的隔熱材料，其中輕質(zhì)氧化鋁空心球陶瓷是隔熱耐火材料技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)標(biāo)志，它克服了原有泡沫氧化鋁產(chǎn)品強(qiáng)度低、高溫抗蠕變性能差的缺點(diǎn)，可直接接觸火焰，可作為內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料使用，推動(dòng)傳統(tǒng)高溫窯爐結(jié)構(gòu)改造，為設(shè)計(jì)新型窯爐結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。
但是目前氧化鋁空心球采用高純?chǔ)?Al2O3或γ-Al2O3粉體生產(chǎn)，由于原料緊張，近幾年氧化鋁粉大幅度漲價(jià)，產(chǎn)品價(jià)格居高不下，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種棕剛玉空心球的制備方法，采用棕剛玉粉體作為原料生產(chǎn)棕剛玉空心球。
本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的以棕剛玉為主要原料，并引入脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑，在三相交流或直流電弧礦熱爐中熔煉，用空氣進(jìn)行噴吹，制造棕剛玉氧化鋁空心球。Al2O3重量百分含量92～97％；SiO2重量百分含量0～2.5％的棕剛玉顆粒和用于脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑在電弧礦熱爐中受熱熔化，料液溫度達(dá)到1900～2400℃，然后用裝在電弧礦熱爐上的吹球噴嘴傾爐吹球，吹球空氣壓力為6～12kg/cm2。
所述的用于脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑為AlF3、MgF2、CaF2，其用量為SiO2占棕剛玉摩爾百分比的0～3倍。
所述的吹球噴嘴固定在爐嘴下方50～100mm處，噴嘴與爐嘴夾角為50～80°。
所述的噴嘴為扁形或圓形鋼管，鋼管直徑為30～60mm。
傾爐噴吹，傾爐最好采用變頻模式，先快后慢，與料液流速相匹配，用此方法可生產(chǎn)出棕剛玉空心球，然后分選得到0.2mm～5mm的棕剛玉空心球。
本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明采用棕剛玉粉體作為原料生產(chǎn)棕剛玉空心球，用此方法生產(chǎn)的棕剛玉空心球與用工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)的空心球相比存在，具有使用溫度相接近和成本低廉的特點(diǎn)；與采用燃盡加入物法、泡沫法、氣體發(fā)生法生產(chǎn)的氧化鋁隔熱材料相比，具有更好的力學(xué)強(qiáng)度和更高的使用溫度，但其成本相接近。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1原料為棕剛玉，其顆粒小于0.15mm，氧化鋁含量為92.0％，氧化硅含量為1.05％，脫硅粘度調(diào)節(jié)添加劑采用CaF2，其用量為氧化硅摩爾含量的1.5倍，將上述原料按比例配好混勻，稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準(zhǔn)備工作完成后加入爐中熔煉，直至棕剛玉完全熔融，熔體不斷有氣泡冒出，此后調(diào)整電流精練20分鐘，溫度達(dá)到1900℃提起電極棒，提起電極棒，立即傾爐噴吹剛玉球。噴吹用空壓機(jī)壓力為10kg/cm2，噴嘴直徑為40mm，噴嘴寬度為5mm，噴嘴固定在爐嘴下方75mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為68°。所得空心球產(chǎn)品為灰白色，有一些有發(fā)黃或發(fā)紅現(xiàn)象，氧化鋁含量為92.1％，主晶相為α-Al2O3，也有部分沒有成球或破損，粒度為0.2～5.0mm之間的空心球的堆積密度為0.75g/cm3。
實(shí)施例2原料為棕剛玉，其顆粒小于0.15mm，氧化鋁含量為95.6％，氧化硅含量為0.95％，將上述原料稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準(zhǔn)備工作完成后加入爐中熔煉，直至棕剛玉完全熔融，熔體不斷有氣泡冒出，此后調(diào)整電流精練20分鐘，提起電極棒，溫度達(dá)到2050℃提起電極棒，立即傾爐噴吹剛玉球。噴吹用空壓機(jī)壓力為8kg/cm2，噴嘴直徑為30mm，噴嘴寬度為5mm，噴嘴固定在爐嘴下方50mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為50°。所得空心球產(chǎn)品為灰白色，有一些有發(fā)黃或發(fā)紅現(xiàn)象，氧化鋁含量為96.2％，主晶相為α-Al2O3，也有部分沒有成球或破損，粒度為0.2～5.0mm之間的空心球的堆積密度為0.71g/cm3。
實(shí)施例3原料為棕剛玉，其顆粒小于0.15mm，氧化鋁含量為97.0％，氧化硅含量為0.85％。稱取棕剛玉200公斤，AlF32.0公斤，將上述原料混勻后放在爐前待用。電弧爐熔煉準(zhǔn)備工作完成后加入爐中熔煉，直至棕剛玉完全熔融，熔體不斷有氣泡冒出，此后調(diào)整電流精練20分鐘，溫度達(dá)到2400℃提起電極棒，提起電極棒，立即傾爐噴吹剛玉球。噴吹用空壓機(jī)壓力為12kg/cm2，噴嘴直徑為60mm，噴嘴寬度為5mm，噴嘴固定在爐嘴下方100mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為80°。所得空心球產(chǎn)品為灰白色，有一些有發(fā)黃現(xiàn)象，氧化鋁含量為98.2％，主晶相為α-Al2O3，也有部分沒有成球或破損，粒度為0.2～5.0mm之間的空心球的堆積密度為0.64g/cm3。
實(shí)施例4原料為棕剛玉，其顆粒小于0.15mm，氧化鋁含量為95.6％，氧化硅含量為1.25％。稱取棕剛玉200公斤，加入石油焦2公斤，MgF21.5公斤，將上述原料混勻后放在爐前待用。電弧爐熔煉準(zhǔn)備工作完成后加入爐中熔煉，直至棕剛玉完全熔融，熔體不斷有氣泡冒出，溫度達(dá)到2300℃提起電極棒，立即傾爐噴吹剛玉球。噴吹用空壓機(jī)壓力為10kg/cm2，噴嘴直徑為40mm，噴嘴寬度為5mm，噴嘴固定在爐嘴下方75mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為68°。所得空心球產(chǎn)品為灰白色，有一些有發(fā)黃或發(fā)紅現(xiàn)象，氧化鋁含量為95％，主晶相為α-Al2O3，也有部分沒有成球或破損，粒度為0.2～5.0mm之間的空心球的堆積密度為0.68g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種棕剛玉空心球的制備方法，其特征在于以棕剛玉為主要原料，并引入脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑，在三相交流或直流電弧礦熱爐中熔煉，用空氣進(jìn)行噴吹，制造棕剛玉氧化鋁空心球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棕剛玉空心球的制備方法，其特征在于Al2O3重量百分含量92～97％；SiO2重量百分含量0～2.5％的棕剛玉顆粒和用于脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑在電弧礦熱爐中受熱熔化，料液溫度達(dá)到1900～2400℃，然后用裝在電弧礦熱爐上的吹球噴嘴傾爐吹球，吹球空氣壓力為6～12kg/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種棕剛玉空心球的制備方法，其特征在于所述的用于脫硅和調(diào)節(jié)粘度的添加劑為AlF3、MgF2或CaF2，其用量為SiO2占棕剛玉摩爾百分比的0～3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種棕剛玉空心球的制備方法，其特征在于所述的吹球噴嘴固定在爐嘴下方50～100mm處，噴嘴與爐嘴夾角為50～80°。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種棕剛玉空心球的制備方法，其特征在于所述的噴嘴為扁形或圓形鋼管，鋼管直徑為30～60mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種棕剛玉空心球的制備方法。該棕剛玉空心球以棕剛玉為原料，引入適當(dāng)?shù)奶砑觿┱{(diào)整組份和熔體粘度，在三項(xiàng)交流電弧礦熱爐或直流電弧礦熱爐中熔煉，用空氣進(jìn)行噴吹，制造出棕剛玉空心球，然后分選得到0.2mm～5mm的棕剛玉空心球，該空心球與氧化鋁空心球相比具有使用溫度相近，但價(jià)格相對(duì)較低，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B35/657GK1785891SQ20051006129
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者王家邦 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)