一種單晶電熔氧化鋁的生產方法
2023-11-04 21:28:32
一種單晶電熔氧化鋁的生產方法
【專利摘要】本發明涉及一種單晶電熔氧化鋁的生產方法，包括：稱取1000重量份的γ型氧化鋁、3-5重量份的鐵屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化鋁，混合均勻；將混合好的原料加入電弧爐，在1700～2700℃溫度下熔煉1～3小時；將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中自然冷卻，析出單晶電熔氧化鋁。本發明生產能耗低，產生的汙染物少，所生產的單晶電熔氧化鋁顆粒由單一晶體組成，具有良好的力學性能、良好的多稜切削刃及較高的硬度和韌性，能滿足高端研磨材料領域的應用，具有耐高溫、磨削過程不發熱等特點。
【專利說明】一種單晶電熔氧化鋁的生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及晶體材料【技術領域】，具體說是一種單晶電熔氧化鋁的生產方法。
【背景技術】
[0002] 單晶電熔氧化鋁（也稱為單晶剛玉）是一種新型的高檔級研磨材料，主要用於制 作高級切割工具及研磨工具，其製品具有極好的硬度、韌性、優越的熱穩定性以及化學穩定 性，是磨料中抗碎裂性能最好的種類。我國現有氧化鋁質研磨材多為普通剛玉質，單晶剛 玉產量少、質量差。傳統的單晶剛玉生產採用鋁土礦和硫鐵礦為原料，生產過程環境汙染 嚴重，又因現有生產技術所限，爐內溫度不能精確控制，影響了剛玉晶體的長大和晶粒的控 制，產品質量難以達到更好水平，影響了在一些高硬質材料領域的磨削應用。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種產品質量好、環境友好的單晶電熔氧化鋁 的生產方法。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
[0005] -種單晶電熔氧化鋁的生產方法，包括：
[0006] 稱取1000重量份的Y型氧化鋁、3-5重量份的鐵屑、11-15重量份的焦炭和12-15 重量份的硫化鋁，混合均勻；
[0007] 將混合好的原料加入電弧爐，在1700?2700°C溫度下熔煉1?3小時；
[0008] 將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中自然冷卻，析出單晶電熔氧化鋁。
[0009] 本發明的有益效果在於：
[0010] 生產能耗低，產生的汙染物少，所生產的單晶電熔氧化鋁顆粒由單一晶體組成，具 有良好的力學性能、良好的多稜切削刃及較高的硬度和韌性，能滿足高端研磨材料領域的 應用，具有耐高溫、磨削過程不發熱等特點。
【具體實施方式】
[0011] 為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式予以說明。
[0012] 本發明最關鍵的構思在於：採用獨特的原料配方並設計合理的熔煉溫度和冷卻條 件，使Y型氧化鋁在熔煉過程中逐漸轉變為Ct型氧化鋁並冷卻析出，從而得到硬度、韌性、 熱穩定性及化學穩定性均優於現有工藝的單晶電熔氧化鋁，很好地滿足了單晶電熔氧化鋁 在高端研磨材料領域的應用要求，且整個生產過程汙染少，含硫氣體可採用脫硫塔進行有 效處理，屬節能環保型工藝，對環境友好。
[0013] 具體的，本發明提供的單晶電熔氧化鋁的生產方法，包括：
[0014] 稱取1000重量份的Y型氧化鋁、3-5重量份的鐵屑、11-15重量份的焦炭和12-15 重量份的硫化鋁，裝入混合機中混合至充分混勻；
[0015] 將混合好的原料加入電弧爐，在1700?2700°C溫度下熔煉1?3小時，在熔煉過 程中，Y型氧化鋁轉變成為α型氧化鋁；
[0016] 將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中自然冷卻，α型氧化鋁單晶體在冷卻過程中逐 漸析出，得到單晶電熔氧化鋁。
[0017] 從上述描述可知，本發明的有益效果在於：生產能耗低，產生的汙染物少，所生產 的單晶電熔氧化鋁顆粒由單一晶體組成，具有良好的力學性能、良好的多稜切削刃及較高 的硬度和韌性，能滿足高端研磨材料領域的應用，具有耐高溫、磨削過程不發熱等特點。
[0018] 進一步的，為了提高產品的純度，當熔融液體自然冷卻至300?500°C時，用水冷 卻並水解，使析出的單晶電熔氧化鋁與雜質分離開來。更進一步的，將分離得到的單晶電熔 氧化鋁烘乾後進行磁選除雜，除去單晶電熔氧化鋁中的磁性雜質。經測試，由上述除雜處理 後得到的單晶電熔氧化鋁的純度可以達到99. 5%以上。
[0019] 進一步的，為了滿足產品粒度的實際應用需求，將磁選除雜後的單晶電熔氧化鋁 顆粒進行篩分，得到所需粒度的產品。
[0020] 進一步的，為了減少環境汙染，將熔煉過程中產生的含硫氣體通過脫硫塔進行脫 硫處理。
[0021] 實施例1
[0022] 1、混料：將Y型氧化鋁1噸、鐵屑3公斤、焦炭11公斤、硫化鋁12公斤，在混合機 中混合25分鐘；
[0023] 2、熔煉：將混合好的原料加入電弧爐，在1700?2700°C溫度下分段精確控制溫度 和時間，持續熔煉1小時，在熔煉過程中，Y型氧化鋁轉變成為α型氧化鋁；
[0024] 3、晶體析出：將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中冷卻，α型氧化鋁單晶體在冷卻 過程中逐漸析出；
[0025] 4、單晶分離：當熔塊自然冷卻至500°C時，用水冷卻並水解，將剛玉單晶體與雜質 進行分離；
[0026] 5、烘乾：將分離得到的單晶電熔氧化鋁在乾燥機中進行烘乾；
[0027] 6、磁選除雜：將烘乾後的單晶電熔氧化鋁在磁選機中進行磁選，去除磁性雜質；
[0028] 7、篩分：將磁選除雜後的單晶電熔氧化鋁顆粒進行篩分，得到所需粒度段的產品。
[0029] 實施例2
[0030] 1、混料：將Y型氧化鋁1噸、鐵屑5公斤、焦炭15公斤、硫化鋁15公斤，在混合機 中混合30分鐘；
[0031] 2、熔煉：將混合好的原料加入電弧爐，在1700?2700°C溫度下分段精確控制溫度 和時間，持續熔煉3小時，在熔煉過程中，Y型氧化鋁轉變成為α型氧化鋁；
[0032] 3、晶體析出：將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中冷卻，α型氧化鋁單晶體在冷卻 過程中逐漸析出；
[0033] 4、單晶分離：當熔塊自然冷卻至450°C時，用水冷卻並水解，將剛玉單晶體與雜質 進行分離；
[0034] 5、烘乾：將分離得到的單晶電熔氧化鋁在乾燥機中進行烘乾；
[0035] 6、磁選除雜：將烘乾後的單晶電熔氧化鋁在磁選機中進行磁選，去除磁性雜質；
[0036] 7、篩分：將磁選除雜後的單晶電熔氧化鋁顆粒進行篩分，得到所需粒度段的產品。
[0037]對上述實施例1和2得到的單晶電熔氧化鋁進行檢測，檢測結果如下表1所示。
[0038] 表160目單晶電熔氧化鋁產品的物理特性指標
[0039]
【權利要求】
1. 一種單晶電熔氧化鋁的生產方法，其特徵在於，包括： 稱取1000重量份的Y型氧化鋁、3-5重量份的鐵屑、11-15重量份的焦炭和12-15重 量份的硫化鋁，混合均勻； 將混合好的原料加入電弧爐，在1700?2700°C溫度下熔煉1?3小時； 將熔煉好的熔融液體澆鑄到模具中自然冷卻，析出單晶電熔氧化鋁。
2. 根據權利要求1所述的單晶電熔氧化鋁的生產方法，其特徵在於：當熔融液體自然 冷卻至300?500°C時，用水冷卻並水解，使析出的單晶電熔氧化鋁與雜質分離開來。
3. 根據權利要求2所述的單晶電熔氧化鋁的生產方法，其特徵在於：將分離得到的單 晶電熔氧化鋁烘乾後進行磁選除雜。
4. 根據權利要求3所述的單晶電熔氧化鋁的生產方法，其特徵在於：將磁選除雜後的 單晶電熔氧化鋁顆粒進行篩分，得到所需粒度的產品。
5. 根據權利要求1所述的單晶電熔氧化鋁的生產方法，其特徵在於：熔煉過程中產生 的含硫氣體通過脫硫塔進行脫硫處理。
【文檔編號】C30B11/00GK104357907SQ201410696216
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】胡天喜, 葉旦旺, 鄒希根, 範輝, 葉竹華 申請人:三祥新材股份有限公司