基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉的含氧化鈦的氧化鋁顆粒及其生產方法
2023-09-17 06:19:10 4
基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉的含氧化鈦的氧化鋁顆粒及其生產方法
【專利摘要】本發明涉及含氧化鈦的氧化鋁顆粒，其基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉。所述顆粒具有>97.0重量％的氧化鋁含量，1.3至1.8重量％的氧化鈦含量和0.02至0.1重量％的氧化鋯含量。所述氧化鋁顆粒具有<0.8的算術平均緻密度。
【專利說明】基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉的含氧化鈦的氧化鋁顆粒及其生產方法
[0001]本發明涉及含氧化鈦的氧化鋁顆粒，其基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉，具有權利要求1的上位概念的特徵及其生產方法。
[0002]熔化的剛玉由於其高硬度及其高熔點用作磨料和耐火材料。通過在電弧爐中熔化原料進行生產。按照所用的原料，人們區分所謂的鋁土礦-剛玉和鋁氧土 -剛玉，鋁土礦-剛玉源自作為原料的鋁土礦藉助在電弧爐中的還原熔化來獲得，而對於鋁氧土 -剛玉則將通過鋁土礦的鹼性分解藉助化學途徑製備的鋁氧土用作原料。
[0003]天然發生的鋁土礦除了氧化鋁還主要包含氧化鐵、氧化鈦和氧化矽作為雜質，其在還原熔化的情況下在電弧爐中得以部分清除。以此方式，獲得在磨料和耐火材料工業中熟知的具有約3重量％ TiO2-份額的普通剛玉和具有約1.6重量％ TiO2-份額的半脆剛玉。
[0004]氧化鈦含量影響產品的物理特性。由此，含氧化鈦的鋁土礦剛玉的突出特徵是高韌性，其通過隨後的熱處理還能得到進一步增加。
[0005]氧化鈦含量的分析是在熔化期間的質量控制的重要方法。在鋁土礦-剛玉生產期間，碳將TiO2的一部分還原為在一定程度上可溶於氧化鋁中的Ti203。
[0006]在氧存在下於灼熱的情況下形成特徵的鋼青色，其可歸因於Ti3+/Ti4+_相的形成。被視為氧化鋁微粒韌性的指徵的鋼青色(blauen Farbe)的形成，強烈取決於以固體形式溶解的氧化鈦(Ti2O3)的份額。
[0007]熔化剛玉(Schmelzkorunde)的第二大類是所謂的白剛玉，其在電弧爐中基於煅燒鋁氧土進行生產。除了純的白剛玉，還已知氧化鉻摻雜的粉紅或深紅色的白剛玉。
[0008]上文描述的現有技術反映在眾多出版物當中，僅從中選出兩例進行描述。
[0009]例如，在US4，157,898中描述了基於鋁氧土的熔化的氧化鋁磨粒，其具有0.42重量％至0.84重量％的還原氧化鈦的內容物。DE3408952C2描述了通過在電弧中還原熔化鋁土礦來生產剛玉的方法，其中添加金屬鋁來還原熔化鋁土礦。
[0010]儘管在電弧爐中生產熔化剛玉已經已知超過100年，當下仍在努力進行方法和產品的進一步改善，在這方面近來有前景的目標常常是製造成本主要是原料成本和能源成本的下降。
[0011]鑑於增加中的鋁土礦價格，曾嘗試將用作半脆剛玉生產原料的鋁土礦更換為煅燒鋁氧土，這至今由於鋁土礦和鋁氧土之間的清楚差價被視為經濟上不是很有意義，原因是技術人員也無法預期，通過更換化學組成基本上不變的原料會發生顯著質量差異。
[0012]現在令人驚訝地發現，通過用煅燒鋁氧土替代鋁土礦成功地生產熔化的含氧化鈦的氧化鋁顆粒，其具有的特性將其與鋁土礦基的常規半脆剛玉區分開來，並且帶來對一些應用的顯著技術益處。
[0013]下文中根據實施例來解釋本發明。
[0014]實施例1 (半脆剛玉(Halbedelkorund)的生產)
[0015]按照根據現有技術的標準配方進行下文用於比較研究的半脆剛玉的生產，其有意地適於生產的後續要求，從而還使用預生產的循環物(RticklSufe)和廢料。對於基於鋁氧
土的產品FR(al)，使用具有含Fe、Ti和Si的添加劑的鋁氧土代替按標準常用的鋁土礦，以調節半脆剛玉的化學組成。
[0016]稱為FR(bx)和FR(al)的基於這些配方在熔化過程中獲得的半脆剛玉具有表1中總結的化學組成:
[0017]表2
【權利要求】
1.含氧化鈦的氧化鋁顆粒，其基於在電弧爐中從煅燒鋁氧土熔化的剛玉，具有下述的化學組成:
2.根據權利要求1的氧化鋁顆粒， 其特徵在於， 所述氧化鋁顆粒具有〈0.8的算術平均緻密度，其中緻密度的度量是藉助圖像分析確定的並且作為真實顆粒面積(A)與凸顆粒面積(B)的比例定義的密實度(S)。
3.用於生產含氧化鈦的氧化鋁顆粒的方法，所述氧化鋁顆粒基於在電弧爐中從鋁氧土熔化的剛玉，所述方法具有下述步驟: -在電弧爐中，在鐵屑和炭存在下，熔化含A1203、TiO2, SiO2和Fe2O3的混合物的原料， -冷卻熔化的混合物，以獲得固態的基本上由剛玉組成的塊，和 -粉碎並將如此獲得的剛玉塊加工為經定義的顆粒尺寸分布， 其中作為原料加入少量的選自煅燒鋁氧土、金紅石、鈦鐵礦和鐵礦的含雜質原料，其量使得形成具有下述化學組成:
4.根據權利要求1或2的氧化鋁顆粒的用途，用於生產磨料和/或耐火材料。
【文檔編號】C09K3/14GK103958413SQ201280057585
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月23日 優先權日:2011年11月25日
【發明者】S·薩克塞, A·博爾格, A·克勞 申請人:研磨劑與耐火品研究與開發中心C.A.R.R.D.有限公司