高純超細氧化鋁生產工藝及裝置的製作方法

2023-06-10 17:31:41

專利名稱：高純超細氧化鋁生產工藝及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無機原料-高純超細氧化鋁的生產工藝及裝置。
高純超細氧化鋁是製造節電新型電光源-高壓鈉燈的半透陶瓷管的原料，用高純銨明礬熱解製取高純氧化鋁的方法，國內外均採用兩步方法-間歇單元操作來完成，即銨明礬分解，γ-AL2O3轉相分別在分解爐和轉相爐內單獨進行，再經超細粉碎活化，製得高純超細氧化鋁粉，主要工藝步驟為銨明礬→分解→轉相→粗碎→混合→超細粉碎→混合→包裝成品。如國內採用兩步法生產的工藝為第一步分解，將高純銨明礬盛入蒸發皿或坩堝中，裝入箱式電阻爐內進行加熱脫水分解，分解溫度為1050℃，分解產物為γ-AL2O3恆溫1-2小時後停止加熱，讓其自然冷卻到室溫後出爐。第二步轉相，將γ-AL2O3過篩後裝入轉相爐內，逐步加熱升溫到1200-1260℃，恆溫1-2小時，γ-AL2O3逐步轉相為α-AL2O3，停止加熱，自然冷卻到室溫出爐，出爐後的料粉過篩，經超細粉碎活化，就製得高純超細氧化鋁粉。
「兩步法」製得高純超細氧化鋁粉，操作煩瑣，分解爐、轉相爐都要經過升溫、降溫過程，生產周期長，電耗高。
本發明的目的在於提供一種高純超細氧化鋁粉的生產工藝及裝置，操作簡單、生產周期短、電耗底、且產品質量穩定。
本發明的目的是通過如下方式實現的高純超細氧化鋁生產工藝，是由銨明礬分解為γ-AL2O3，γ-AL2O3轉相為α-AL2O3，再進超細粉碎而成，其特徵在於銨明礬分解，γ-AL2O3轉相為一連續完成過程。
本發明的目的還可通過如下方式來實現銨明礬逐漸升溫至900-1400℃分解，260-450分鐘，轉相1200-1260℃，20-40分鐘。
銨明礬逐步升溫依次經預熱至200℃，110-190分鐘，脫水200-400℃，70-120分鐘，分解400-1100℃，80-140分鐘，轉相1200-1260℃，20-40分鐘，冷卻後，再經粗碎、超細粉碎。
一種適用於本發明工藝的裝置-電熱推板窯，其特徵在於包括物料推進裝置和窯體，窯體內裝有多組發熱元件，窯膛的不同位置裝有測溫件-熱電偶。
上所述裝置還可採用以下方式完成在窯膛底部鋪設槽板，起道軌作用。
物料推進裝置包括推進器、推板、器皿-坩堝，坩堝內盛有物料置於推板上，推進器可採用絲槓推進器，在推進器電機電路中加有時間繼電器，有自動定時推進功能，推板進入窯體內，在槽板上運行。
以溫度區間劃分，窯體可依次區分為預熱段≤200℃，脫水段200-400℃，分解段400-1100℃，轉相段120-1260℃，冷卻段，預熱、脫水、分解、轉相段內裝有發熱元件，窯膛一側各裝有熱電偶，在各段設定固定測溫點進行測溫。
發熱元件、熱電偶與溫度自控裝置相連，根據工藝條件對窯膛內各段溫度進行自控。
下面結合附圖及實施例詳細說明本發明

圖1為電熱推板窯的結構外形圖;
圖2為電熱推板窯各測溫點位置圖;
圖3為A-A剖視圖;
圖4為B-B剖視圖;
圖5為用電熱推板窯生產高純超細氧化鋁粉的工藝流程示意圖。
圖中1坩堝2推板3槽板4發熱元件-矽碳棒5推進器6尾氣排放口7熱電偶8窯體9防護罩。
窯體從裡向外依次用高鋁磚、輕質高鋁磚、蛭石磚作保溫殼體，窯體依次區分為預熱段、分解段、轉相段、冷卻段，各段間無明顯界限，只是在各段所控制的溫度不同。
發熱元件採用矽碳棒，預熱段、脫水段所需溫度低，在槽板3下部徑向裝有單層矽碳棒，轉相段所需溫度高，也為便於坩堝內的物料受熱均勻，在槽板3下部和窯膛頂部均徑向裝矽碳棒，呈並列平行狀，分解段在槽板3下部徑向裝有矽碳棒，根據溫度條件的要求，可在窯膛頂部也徑向裝矽碳棒。
尾氣排放口6設在窯體上部，接尾氣排放系統。窯體上帶有防護罩9。
在各段設定固定測溫點，如圖2所示，設定6個測溫點，T1240℃T2900℃、T31050℃、T4、T5、T6為1200-1250℃，當溫度高於設定的測溫點溫度，溫控裝置使發熱元件斷電，當溫度不足時，溫控裝置使發熱元件繼續供熱，溫度自控裝置採用由溫度計、可控矽組成的現有技術。
在各段所發生的化學變化為脫水段200-400℃
分解段銨明礬、硫酸鋁分解400-1100℃
轉相段1200-1260℃γ-AL2O3＝α-AL2O3工藝流程為盛有高純銨明礬的坩堝，放置於推板上，由推進器定時推進，進入窯膛內，在預熱段預熱，脫水、分解段分解，分解出的H2O、NH3、SO3氣體由尾氣排放口6經尾氣排放系統排放，進入轉相段轉相後，經冷卻段冷卻，由出料口出窯，後經粗碎、過篩、混合、超細粉碎、混合、包裝成品。
銨明礬周期性由推進器自動推進，推板周期與最高轉相溫度有關，當窯長一定時，最高轉相溫度越高，推板周期愈短，反之，最高轉相溫度低，推板周期長，當推板周期一定時，轉相溫度越高，α-AL2O3的含量越高，因此可以根據不同需要製得不同含量的α-AL2O3的高純超細氧化鋁粉。
本發明的優點1、工藝趨於合理，設備簡單，裝出料操作簡便，省時、省力，操作環境好;
2、節電，電熱推板窯與間歇爐能耗比較(間歇爐指分解、轉相兩步進行，所用的分解爐和轉相爐總稱)
由表中看出推板窯比間歇爐節電26%。
3、產品質量穩定可靠，粒度細活性好，本發明生產的產品製成的半透明氧化鋁陶瓷管，其總透光率達96%，直接透光率達8%。
實施例電熱推板窯總長16米，推板速度60mm/分。
預熱段佔總長的20%，脫水段佔總長的13%，銨明礬硫酸鋁分解段佔總長的15%，轉相段佔總長的4%，冷卻段佔總長的48%。
推板周期與最高轉相溫度的關係推板時間最高轉相溫度(分/塊)(℃)151240-1250201235-1240251230-1235301225-1230每個坩堝內盛料1.2-1.6kg，放置於推板上，推進器定時推進，在窯體內每塊推板每推進一次勻速運行7分鐘，(坩鍋在窯體內是間歇式運行)出料口的料粉經粗碎、過篩、混合、氣流粉碎機中超細粉碎、混合、包裝成品。
權利要求
1.一種高純超細氧化鋁生產工藝，是由銨明礬分解為γ-AL2O3，γ-AL2O3轉相為α-AL2O3，再經超細粉碎而成，其特徵在於銨明礬分解，γ-AL2O3轉相為一連續完成過程。
2.根據權利要求1所述的工藝，特徵在於銨明礬逐漸升溫至900-1100℃分解，260-450分鐘，轉相1200-1260℃，20-40分鐘。
3.根據權利要求1、2所述的工藝，特徵在於銨明礬逐步升溫依次經預熱至200℃，110-190分鐘，脫水200-400℃，70-120分鐘，分解400-1100℃，80-140分鐘，轉相1200-1260℃，20-40分鐘冷卻後，再經粗碎、超細粉碎。
4.一種使用權利要求1所述工藝的裝置-電熱推板窯，其特徵在於包括物料推進裝置和窯體，窯體內裝有多組發熱元件(4)，窯膛的不同位置裝有測溫件-熱電偶(7)。
5.根據權利要求4所述的裝置，特徵在於窯膛底部鋪設有槽板(3)。
6.根據權利要求4所述的裝置，特徵在於物料推進裝置包括推進器(5)、推板(2)、坩堝(1)。
7.根據權利要求6所述的裝置，特徵在於推進器(5)為具有自動定時推進功能的絲槓推進器。
8.根據權利要求4所述的裝置，特徵在於以溫度區間劃分窯體可依次區分為預熱段≤200℃，脫水段200-400℃，分解段400-1100℃，轉相段1200-1260℃，冷卻段，預熱、脫水、分解、轉相段內裝有發熱元件(4)，窯膛一側各裝有熱電偶(7)。
9.根據權利要求5、8所述的裝置，特徵在於預熱段、脫水段的槽板(3)下部徑向裝有單層矽碳棒(4)，在分解段和轉相段的槽板(3)下部和窯膛頂部徑向各裝有單層矽碳棒(4)，上、下兩層呈平行狀，在各段窯膛一側有固定測溫點裝熱電偶。
10.根據權利要求4、8所述的裝置，特徵在於發熱元件(4)，熱電偶(7)與溫度自控裝置相連。
全文摘要
本發明涉及一種高純超細氧化鋁生產工藝及裝置，銨明礬分解製得γ-Al
文檔編號C04B35/10GK1092382SQ9311031
公開日1994年9月21日 申請日期1993年3月13日 優先權日1993年3月13日
發明者蔣敏波, 王惠芬, 張傳志, 鄭召國, 狄雙強, 宋守貴, 孫元昌 申請人:山東淄博制酸廠