一種鋯剛玉莫來石的生產方法
2023-05-19 01:01:06
專利名稱：一種鋯剛玉莫來石的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料的生產方法，具體涉及一種鋯剛玉莫來石的生產方法。
背景技術：
鋯剛玉莫來石耐火材料具有優異的高溫力學性能，熱震穩定性和抗侵蝕性，是優質耐火材料，在鋼鐵冶金、陶瓷窯具等行業具有廣泛的應用前景。鋯剛玉莫來石耐火材料的生產通常採用高純度的工業氧化鋁和氧化鋯以及鋯英 石為原料，價格昂貴，生產成本高，制約該材料的推廣應用。經對現有技術的文獻檢索發現，公開號為CN1162580的中國專利公開了一種耐磨 燒結型鋯剛玉複合材料及其生產方法，它以氧化鋁、鋯英石為主要原料，外加一定添加劑， 通過氧化鋁和鋯英石過量配比及高溫原位反應，利用鋯英石分解產物氧化鋯對其反應產 物一主晶相剛玉進行增韌，從而獲得高耐磨鋯剛玉複合材料。其不足在於燒結法是固相 反應，很難進行完全，非結晶相較多，會影響產品質量；工業氧化鋁價格較高，增加了生產成 本。經文獻檢索還發現，葛鐵柱等在《耐火材料》(2005年，第2期，第101-103頁)發表了 「礬土基電熔鋯剛玉和鋯莫來石合成料的製備、性能與結構」，具體方法為以高鋁礬土熟料 和鋯英砂為原料，採用電熔工藝法製備的礬土基電熔鋯剛玉和鋯莫來石，電熔時採用炭粒 作還原劑，其目的是降低雜質含量。該方法仍然消耗日益匱乏的鋁礬土資源，炭還原劑的使 用增加了產品的炭含量，對產品的緻密性有不利影響，同時也增加了成本。由於近年來我國鋁工業發展迅猛，在鋁及合金熔煉時產生了大量的鋁灰廢棄物， 這些鋁灰很難處理，通常是進行填埋，這無疑會造成嚴重的環境汙染。而鋁灰中的主要成分 為鋁及鋁的化合物，本申請採用鋁灰為原料替代工業氧化鋁和鋁礬土生產鋯剛玉莫來石， 為鋁灰的再生利用開闢了新的途徑。在進一步的檢索中，未發現有用鋁灰為原料採用電熔工藝生產鋯剛玉莫來石的文 獻報導。
發明內容
本發明就是為了解決上述問題，克服現有技術中製備鋯剛玉莫來石的方法所存在 的產品質量不高、生產成本高的問題，提供一種鋯剛玉莫來石的生產方法。本發明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現一種鋯剛玉莫來石的生產方法，其特徵在於，以鋁灰和鋯英石為原料，採用電熔工 藝合成鋯剛玉莫來石，包括以下步驟分別稱取鋁灰和鋯英石，按重量百分比計，所述鋁灰和鋯英石的配比為 65-90% 10-35% ； 將所述鋁灰和鋯英石混合均勻，加入電弧爐中，熔煉溫度2100-2300 V，熔煉時間 60-90分鐘； 倒出冷卻，破粉碎，分選。
鋁灰的主要成份包括按重量百分比計，Al2O3含量25-50%、A1含量15-30%、Si02含量 5-15 %、MgO 含量 5-10 %、TiO2 含量 1-3 %、Fe2O3 含量 2-6 %、CaO 含量 2-6 %。鋯英石的主要成份包括按重量百分比計，Al2O3含量2-5%、SiO2含量28-31%、 ZrO2 含量 63-65%。本發明所述「鋁灰」為在鋁及合金熔煉時產生的大量的鋁灰廢棄物，主要成分為鋁 及鋁的衍生物。本發明具有的有益效果是通過採用廢棄物鋁灰為主要原材料，配以鋯英石電熔 生產鋯剛玉莫來石材料，既降低了鋯剛玉莫來石的生產成本，又消耗了容易造成環境汙染 的廢棄物鋁灰。鋁灰中殘存的金屬鋁起到鋁熱還原作用，鋁熱還原除雜質的能力遠大於碳 熱還原，這樣就不用再加入炭粒，進一步降低了成本。本發明採用電熔法生產鋯剛玉莫來石材料是屬於液相反應，反應完全，產品質量 較好，生產得到的產品中鋯剛玉莫來石的含量大於90%，而常規燒結法生產的鋯剛玉莫來 石含量通常小於90%。
具體實施例方式以下對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例1按重量百分比85%和15%分別稱取鋁灰850公斤和鋯英石150公斤，其中，鋁灰 主要成份=Al2O3 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2100-2200°C高溫下電熔60分鐘，倒出冷卻，破粉碎， 分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量92. 2%。實施例2按重量百分比78%和22%分別稱取鋁灰780公斤和鋯英石220公斤，其中，鋁灰 主要成份=Al2O3 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2100°C高溫下電熔75分鐘，倒出冷卻，破粉碎，分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量92. 8%。實施例3按重量百分比70%和30%分別稱取鋁灰700公斤和鋯英石300公斤，其中，鋁灰 主要成份=Al2O3 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2200-2300°C高溫下電熔90分鐘，倒出冷卻，破粉碎， 分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量93. 3%。實施例4按重量百分比65%和35%分別稱取鋁灰650公斤和鋯英石350公斤，其中，鋁灰主要成份:A1203 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2100°C高溫下電熔60分鐘，倒出冷卻，破粉碎，分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量94. 1 %。實施例5按重量百分比90%和10%分別稱取鋁灰900公斤和鋯英石100公斤，其中，鋁灰 主要成份=Al2O3 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2300°C高溫下電熔90分鐘，倒出冷卻，破粉碎，分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量90. 9%。實施例6按重量百分比90%和10%分別稱取鋁灰900公斤和鋯英石100公斤，其中，鋁灰主要成份=Al2O3 含量 30. 56%, Al 含量 29. 58%, SiO2 含量 10. 21%，MgO 含量 5. 34%, TiO2 含量2. 42%,Fe2O3含量2. 23%,CaO含量4. 74% 鋯英石主要成份=Al2O3含量3. 52%, SiO2 含量30. 67%,ZrO2含量64. 87%。在2100°C高溫下電熔60分鐘，倒出冷卻，破粉碎，分選。所得到的產品中電熔鋯剛玉莫來石含量90. 1 %。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其 等同物界定。
權利要求
一種鋯剛玉莫來石的生產方法，其特徵在於，以鋁灰和鋯英石為原料，採用電熔工藝合成鋯剛玉莫來石，包括以下步驟分別稱取鋁灰和鋯英石，按重量百分比計，所述鋁灰和鋯英石的配比為65-90％10-35％；將所述鋁灰和鋯英石混合均勻，加入電弧爐中，熔煉溫度2100-2300℃，熔煉時間60-90分鐘；倒出冷卻，破粉碎，分選。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於鋁灰的成份包括按重量百分比計，Al2O3 含量 25-50%、Α1 含量 15-30%、Si02 含量 5_15%、Mg0 含量 5_10%、Ti02 含量 l_3%、Fe203 含量 2-6 %、CaO 含量 2-6 %。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於鋯英石的成份包括按重量百分比計， Al2O3 含量 2-5 %、SiO2 含量 28-31%、ZrO2 含量 63-65 %。
全文摘要
本發明涉及一種鋯剛玉莫來石的生產方法，以鋁灰和鋯英石為原料，採用電熔工藝合成鋯剛玉莫來石，包括以下步驟分別稱取鋁灰和鋯英石，按重量百分比計，所述鋁灰和鋯英石的配比為65-90％10-35％；將所述鋁灰和鋯英石混合均勻，加入電弧爐中，熔煉溫度2100-2300℃，熔煉時間60-90分鐘；倒出冷卻，破粉碎，分選。本發明通過採用廢棄物鋁灰為主要原材料，配以鋯英石電熔生產鋯剛玉莫來石材料，得到的產品中鋯剛玉莫來石的含量大於90％，不僅降低了鋯剛玉莫來石的生產成本，也消耗了容易造成環境汙染的廢棄物鋁灰。鋁灰中殘存的金屬鋁起到鋁熱還原作用，鋁熱還原除雜質的能力遠大於碳熱還原，這樣就不用再加入炭粒，進一步降低了成本。
文檔編號C04B35/66GK101805197SQ20101015324
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月22日 優先權日2010年4月22日
發明者嶽建嶺, 範春華, 範豔華, 陳海* 申請人:上海海事大學