專利名稱：一種剛玉的加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特種耐火原料的加工工藝，尤其涉及一種以γ-Al2O3為原料的剛玉加工工藝。

背景技術(shù)：
高溫速燒剛玉(國外俗稱板狀剛玉，英文Tabular alumina)是一種高純燒結(jié)耐火原料，廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、玻璃、化工等行業(yè)，是冶金工業(yè)鋼鐵連鑄用滑板、浸入式水口、出鐵溝不定型耐火材料、高爐爐襯等耐火制品的基礎(chǔ)耐火原料。
江都市新晶輝耐火材料有限公司于上世紀(jì)80年代著手燒結(jié)板狀剛玉的研究，1991年產(chǎn)品批量投放市場，該產(chǎn)品工藝包括以下步驟a、配料選用γ-Al2O3為主原料，加入添加劑，添加劑為MgO、AlF3的至少一種。b、加入水超細(xì)研磨。c、壓濾脫水。d、真空擠壓制坯。e、用1790-1860℃高溫隧道窯高溫?zé)Y(jié)。f、破碎、篩分、除鐵。g、包裝。
該工藝存在缺陷是 1、因受隧道窯燒成方式與窯體結(jié)構(gòu)所限，隧道窯的能耗及輔助材料消耗較高，噸產(chǎn)品天然氣消耗量約300M3，是高溫豎窯的4倍，且產(chǎn)品燒成載體--窯車，其材料損耗與維修費用較高。
2、窯爐的產(chǎn)能較低，產(chǎn)量難提高，產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢不強(qiáng)。
3、由于在配料中引入了微量的添加劑，添加劑的加入，使產(chǎn)品的燒結(jié)溫度與不加任何添加劑相比降低近100℃。產(chǎn)品燒成是靠長時間的高溫保溫實現(xiàn)的，因此產(chǎn)品的晶體發(fā)育均勻而細(xì)小，基本沒有異常長大的晶體，不同耐火材料應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Я３叽缫蟛灰?，故其?yīng)用范圍有一定局限，作為連鑄滑板、座磚用它的耐沖刷與耐磨性很好，但用于鋼包整體澆注料則性能受到一定影響。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁為原料直接生產(chǎn)高溫速燒剛玉的加工工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以γ-Al2O3為原料，它包括以下步驟 1)、往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散劑，攪拌均勻，然后投入干法連續(xù)式磨機(jī)加工，至細(xì)度d50為1-10μm； 2)、將細(xì)磨后的粉料、水、結(jié)合劑均勻加入盤式成球機(jī)加工成球狀；粉料、水、結(jié)合劑的重量比為10~5∶1~5∶0.1~1； 3)、將球坯烘干； 4)、烘干后的球坯投入豎窯燒結(jié)，加溫至1850~1950℃，時間為12-20小時； 5)、產(chǎn)品檢選、破碎、篩分與除鐵，再包裝，制得。
所述的連續(xù)式磨機(jī)加工為振動磨、球磨、攪拌磨。
燒結(jié)12~20小時后，球坯在燒成帶停留1-4小時，燒成帶溫度為1850~1950℃。
本發(fā)明采用以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁為原料，該配料中γ-Al2O3所占比例80-90％，而α-Al2O3為僅占10-20％。以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁在轉(zhuǎn)變成α-Al2O3晶型后，理論上伴有8-9％的體積收縮，使得坯體在燒成過程中收縮率大。同時因工業(yè)氧化鋁中還含有一定的結(jié)晶水和吸附水，故受熱分解后，體積收縮率更大，達(dá)10-12％。由于快燒加之收縮和有一定分解，增加了燒結(jié)致密的難度，為了保證成品料的體積密度，國內(nèi)其他生產(chǎn)所謂“板狀剛玉”的企業(yè)都采用以α-Al2O3為主晶相的煅燒氧化鋁為原料，其價格與工業(yè)氧化鋁相比每噸高600-800元，致使生產(chǎn)成本高，成品料的價格競爭力不能適應(yīng)市場的要求。本發(fā)明之所以采用以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁為原料，首先得益于多年來積累的以γ-Al2O3為原料一步法生產(chǎn)燒結(jié)剛玉的良好經(jīng)驗和控制方法，且在原料細(xì)度、成型方法、生坯密度、燒成制度、溫差控制以及下料速度等關(guān)鍵方面進(jìn)行了長達(dá)五年之久的技術(shù)攻關(guān)，使得以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁直接生產(chǎn)高溫速燒剛玉所存在的技術(shù)瓶頸實現(xiàn)突破，所生產(chǎn)高溫速燒剛玉產(chǎn)品的各項技術(shù)性能達(dá)到甚至超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。
原料的細(xì)磨是合成燒結(jié)耐火原料的重要工序，通過細(xì)磨增加物料的比表面積，使物料產(chǎn)生表面缺陷，提高表面活性，從而促進(jìn)產(chǎn)品的燒結(jié)。在細(xì)磨過程中，特別是干法研磨時，磨至一定細(xì)度后，細(xì)粉表面就會產(chǎn)生電荷，使細(xì)粉出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，給原料的進(jìn)一步細(xì)磨增加困難。
為了解決這一生產(chǎn)過程中的難點，我們選擇了合適的球磨機(jī)長度、直徑與轉(zhuǎn)速；球磨機(jī)內(nèi)襯和磨介選用了85-99氧化鋁瓷，它具有對物料無污染、耐磨性好、體積密度大、硬度高、球磨效率好等優(yōu)點。并根據(jù)緊密堆積原理確定磨球的大小與配比，具體配比為大球10-35％；中球35-60％；小球10-35％。針對細(xì)粉團(tuán)聚問題，我們選用了乙二醇、丙三醇、三乙醇胺、氯化氨為復(fù)合分散劑，既保證有良好的分散效果，又不影響原料自身的性能，使團(tuán)聚現(xiàn)象得到很好解決，原料的最終平均細(xì)度d50達(dá)1-10μm。
半成品的成型用隧道窯生產(chǎn)燒結(jié)板狀剛玉，其半成品成型使用的是真空擠壓成型法，將坯料制成磚坯形，以滿足裝窯與碼垛的需要。根據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，國內(nèi)外其他廠家以豎窯生產(chǎn)板狀剛玉大都采用干壓成球和滾制成球兩種方法，因國內(nèi)外各企業(yè)對其生產(chǎn)工藝路線及裝備都嚴(yán)格保密，具體設(shè)備的規(guī)格、型號無詳細(xì)資料。本工藝選用了盤式成球機(jī)作為坯體成球的主設(shè)備，掌握了影響成球質(zhì)量的六大要素及控制點，一是成球盤角度我們控制在30-60°；二是加料與噴水位置分布在以成球盤幾何中心為圓心φ40-100cm的范圍內(nèi)；三是成球水份我們控制在16-23％；四是成球盤轉(zhuǎn)速控制在10-50轉(zhuǎn)/分；五是采用1-6個水噴頭，噴射方向與成球盤夾角為120-160°；六是以聚乙烯醇、淀粉、CMC為結(jié)合劑，加入量0.5-3.5％。
產(chǎn)品的燒成我們使用的是自我研發(fā)的18m高溫豎窯，窯體外徑2.1m，燃料為凈化天然氣，最高燒成溫度可達(dá)1980℃左右。
燃燒系統(tǒng)采用特殊設(shè)計的燒咀結(jié)構(gòu)，多燒咀、多層設(shè)計。燒成系統(tǒng)——共設(shè)有2-4層10-25只燒咀，以增加系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性，以保證窯體燃燒的高溫氣流均勻地分布于窯內(nèi)的同一斷面上，同一層面上溫差在10℃以內(nèi)。

具體實施例方式 實施例一 步驟一配料 稱取進(jìn)口γ型一級工業(yè)氧化鋁1000千克 步驟二研磨 在上述原料中加入分散劑乙二醇以及氯化氨，加入量為物料總量的0.01％，在連續(xù)式球磨機(jī)中將細(xì)度研磨至1μm。
步驟三成球 將細(xì)磨后的物料加入結(jié)合劑淀粉，加入量為物料總量的0.5％，將結(jié)合劑加入水中，在水中混勻，分別通過加料裝置和加水裝置加入到盤式成球機(jī)中，球坯直徑控制10mm。
步驟四烘干 步驟五高溫?zé)Y(jié) 將烘干后的球坯送入1880℃超高溫豎窯中燒結(jié)，燒成周期12小時，其中，球坯在燒成帶停留1小時。
步驟六破碎、篩分、除鐵 步驟七包裝。
實施例二 步驟一配料 稱取進(jìn)口γ型一級工業(yè)氧化鋁1000千克 步驟二研磨 在上述原料中加入分散劑丙三醇以及氯化氨，加入量為物料總量的0.8％，在連續(xù)式球磨機(jī)中將細(xì)度研磨至5μm。
步驟三成球 將細(xì)磨后的物料加入結(jié)合劑聚乙烯醇，加入量為物料總量的2.0％，將結(jié)合劑加入水中，在水中混勻，分別通過加料裝置和加水裝置加入到盤式成球機(jī)中，球坯直徑控制18mm。
步驟四烘干 步驟五高溫?zé)Y(jié) 將烘干后的球坯送入1920℃超高溫豎窯中燒結(jié)，燒成周期17小時，其中，球坯在燒成帶停留2小時。
步驟六破碎、篩分、除鐵 步驟七包裝。
實施例三 步驟一配料 稱取進(jìn)口γ型一級工業(yè)氧化鋁1000千克 步驟二研磨 在上述原料中加入分散劑三乙醇胺以及氯化氨，加入量為物料總量的1.5％，在連續(xù)式球磨機(jī)中將細(xì)度研磨至10μm。
步驟三成球 將細(xì)磨后的物料加入結(jié)合劑CMC，加入量為物料總量的3.5％，將結(jié)合劑加入水中，在水中混勻，分別通過加料裝置和加水裝置加入到盤式成球機(jī)中，球坯直徑控制35mm。
步驟四烘干 步驟五高溫?zé)Y(jié) 將烘干后的球坯送入1920℃超高溫豎窯中燒結(jié)，燒成周期20小時之間，其中，球坯在燒成帶停留4小時。
步驟六破碎、篩分、除鐵 步驟七包裝。
權(quán)利要求
1.一種剛玉的加工工藝，其特征在于，以γ-Al2O3為原料，它包括以下步驟
1)、往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散劑，攪拌均勻，然后投入干法連續(xù)式磨機(jī)加工，至細(xì)度d50為1-10μm；
2)、將細(xì)磨后的粉料、水、結(jié)合劑均勻加入盤式成球機(jī)加工成球狀；粉料、水、結(jié)合劑的重量比為10~5∶1~5∶0.1~1；
3)、將球坯烘干；
4)、烘干后的球坯投入豎窯燒結(jié)，加溫至1850~1950℃，時間為12-20小時；
5)、產(chǎn)品檢選、破碎、篩分與除鐵，再包裝，制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛玉的加工工藝，其特征在于，所述的連續(xù)式磨機(jī)加工為振動磨、球磨、攪拌磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛玉的加工工藝，其特征在于，燒結(jié)12~20小時后，球坯在燒成帶停留1-4小時，燒成帶溫度為1800~2000℃。
全文摘要
一種剛玉的加工工藝。涉及一種以γ-Al2O3為原料的剛玉加工工藝。本發(fā)明以γ-Al2O3為原料，它包括以下步驟1)往原料中按重量比0.01~1.5％投入分散劑，攪拌均勻，然后投入干法連續(xù)式磨機(jī)加工，至細(xì)度d50為1-10μm；2)將細(xì)磨后的粉料、水、結(jié)合劑均勻加入盤式成球機(jī)加工成球狀；粉料、水、結(jié)合劑的重量比為10~5∶1~5∶0.1~1；3)將球坯烘干；4)烘干后的球坯投入豎窯燒結(jié)，加溫至1850~1950℃，時間為12-20小時；5)產(chǎn)品檢選、破碎、篩分與除鐵，再包裝，制得。本發(fā)明采用以γ-Al2O3為主晶相的工業(yè)氧化鋁為原料，該配料中γ-Al2O3所占比例80-90％，而α-Al2O3為僅占10-20％。
文檔編號C04B35/66GK101209928SQ200610161640
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者李正坤, 鄒學(xué)武 申請人:李正坤