专利名称：：脱硅锆制造技术的制作方法
技术领域：
：本发明涉及化学的硅酸盐领域，尤其为一种在电弧炉中脱硅富锆制造出单斜晶型空心球粒状泡沫氧化锆的方法。以锆英石精矿为原料，以炭为还原剂，用电弧炉熔炼脱硅富锆的技术，现在国内外都有厂家在利用这种技术，生产富锆原料。法国西普公司和美国康宁公司用电熔法生产含氧化锆78-85%的球粒状泡沫氧化锆-即脱硅锆。目前，我国只有用电熔法制块，破碎煅烧制造粉状氧化锆(氧化锆92%)的厂家，而用电熔法吹成球的方法，在国内尚属空白。现在国内电熔法脱硅富锆的制造工艺，其制块，破碎煅烧等，工序多、成本高、且质量不稳定。现在国外的电熔法脱硅富锆的制造工艺，虽然不制块煅烧，而是吹制成球，工艺简化了。但是这些已有制造技术，都有三个共同的特点。1、从化学反应的观点出发，将炭还原剂磨细到和锆英石粒度相近，以利于粒子间的接触反应。2、从化学反应的观点出发，将锆英石及其脱硅所需之炭，皆准确称量配料，并充分混合均匀，以利于粒子间的接触反应。3、对于脱硅还原反应所产生的带有大量残余炭的富锆液的脱炭处理，一般用两种方法(1)向熔液内鼓氧后，吹制成球。(2)将熔液浇铸成块，然后冷却破碎，再于1300-1700℃煅烧，以充分氧化除去残余炭。这三个特点，也就是现有技术工艺的弱点，从而产生三个问题第一、工艺复杂，脱硅率不高因为磨细的炭粒，燃烧速度快和锆英石脱硅缓慢不同步，而导致脱硅效率降低。例如使用木炭或石油焦的锆英石混合料，一次脱硅后，氧化锆只能达到78%左右(法国西普用木炭脱硅后，其脱硅锆标准，要球氧化锆78%以上)而且不稳定。第二、在一次脱硅后，再用磨细的炭粉加于熔液面上脱硅，可使氧化锆达到80%以上，但是时间长，脱硅效果不稳定。第三、为了消除残余炭，采用吹氧或铸块，重新破碎煅烧的方法，都使工艺大大复杂化了，同时增加了生产成本。本发明的目的，在于克服现有技术中上述不足之处，而提供一种工艺简便，稳定可靠、脱硅效率高的在电弧炉内脱硅富锆倾炉、喷吹而成一种单斜晶型球粒状泡沫氧化锆的制造方法。本发明的目的是这样实现的用精选的锆英石为主要原料，加入少许氧化铝做为助熔剂，以炭作还原剂，在电弧炉内熔炼。吹球氧化而制成乳黄棕色的氧化锆含量＞85%的空心球粒状泡沫氧化锆-即脱硅锆。锆英石，加入炭还原剂脱硅的过程，是一个高温化学反应的还原过程，高温下(1540℃-1920℃)锆英石分解成氧化锆和二氧化硅，而炭夺取二氧化硅中的一个氧生成一氧化碳和一氧化硅气体，一氧化硅气体逸出过程中再氧化成为二氧化硅，从而使氧化锆富集成为脱硅锆。也就是说向锆英石熔液中加入炭还原剂，将二氧化硅分离出来，才能得到富集锆。一、所需还原剂的性能来源本发明用的炭还原剂是砌筑电弧炉衬的炭素块和石墨电极的碎块，经破碎至5-40mm，集中使用。二、利用熔液脱硅原理采用浸煮法熔炼时，所用的炭还原剂为碎块状的石墨电极并且直接投入电弧炉熔液内，在锆英石溶液中浸煮熔化。由于电弧的搅动，炭块表面的炭粒会连续的缓慢的氧化，正好与周围锆液中的二氧化硅进行还原反应，二者不停的剧烈的进行，直到炭块全部被氧化掉，这样能最大的提高脱硅效率，一次脱硅，便可得到含氧化锆大于85%的脱硅锆。三、控制脱硅锆中氧化锆含量的方法分段脱硅就是以电压98-116伏，电流1800-2000安熔炼脱硅，沾棒观察熔液颜色，合格后出料，或者再掺入一定量“熟料”，二次熔炼、再沾棒观察、出料。控制氧化锆含量的方法是以调整炭块加入量，和调整熟料加入量，来实现预定的脱硅锆氧化锆含量。一般炭块加入量为投炉料的5-13%，掺入熟料，能显著提高氧化锆含量，如果全部采用熟料，则为二次电熔脱硅，则氧化锆含量会全部达到90%以上。在熔炼过程中，沾棒观察就是用铁棒沾出炉内脱硅锆液，以棒皮的颜色(水冷却后看)，判断其二氧化锆的含量范围，其棒皮若为乳黄-黄棕色时，则出料的脱硅锆，二氧化锆含量就在85%以上。所说“熟料”系指脱硅锆产品筛选后的筛上料及脱硅锆炉拆炉下来的熔块。四、本发明对脱硅锆液的脱炭的方法，不是采用鼓入氧气的方法，而是用增加脱硅锆液的内压，再进行喷吹的办法来完成，即在加料完毕后，继续熔炼，在脱硅锆液面上形成布满的黑泡时，就是熔液内压增大，温度达到最高的标志，此时立即进行吹球，则熔液借助自身内压和喷吹气体而形成空心球或泡沫球，同时其中的残余炭，在熔液内膨胀的瞬间，得到充分的氧化，其色泽鲜亮，为乳黄色、棕黄色。所说“吹球氧化”是指电弧炉溶液继续加温，造成炉内液面硬壳，加温到2430℃时，增加熔液内压，倾炉时被喷吹成炽热的球，飞入集球室。吹球前，要开动空压机，使气压达到8-10Kg/cm2然后提起电极，倾炉吹球，这样富锆液中的残余炭，在飞入集球室的弧线运行过程中，得到充分的氧化，成为乳黄色或黄棕色的空心光泡沫球，这种空心泡沫球就是脱硅锆球，其氧化锆含量达到85%以上，下面是样品分析实例</tables>本发明的制造过程见工艺流程图。实施例一用93份锆英石精矿和7份氧化铝混合成一个配合料，投入电弧炉熔化。电压98-116伏，电流1800-2000安，在炉内有了熔液之后，再加入13份石墨电极碎块，当一个配合料熔化完毕后，再精炼30-90分钟，然后沾棒观察料皮颜色，观察炉温，最后，喷吹出脱硅锆球，其氧化锆含量可达到87%。实施例二、用40份熟料(筛上球料)55份锆英石精矿、5份氧化铝混合成一个配合料，投入电弧炉熔化，然后分次加入8份石墨电极碎块，当一个配合料熔化完毕，再精炼30-90分钟，然后喷出脱硅锆球，其氧化锆含量可达90%以上。本发明和已有技术相比，有两大优点1、利用调配“浸煮”的炭块数量，可以稳定的制造出某一含锆量的脱硅锆球，操作简便可靠。2、工艺简单，成本较低。例如炭还原剂不磨细，不调合，脱炭不必吹氧或铸块煅烧。比已有技术省去了很多道工序，其生产成本也相应降低，据测算，只有原来的三分之二。脱硅锆是制造高锆熔铸锆刚玉耐火制品的必用材料之一。而熔铸锆刚玉耐火制品，又是玻璃熔窑不可缺少的筑炉材料。目前，我国彩色显象管熔窑用熔铸锆刚玉砖都依靠进口，国产熔铸锆刚玉砖用脱硅锆也依靠进口。本发明投入生产后。将为社会带来巨大的经济效益。“附件”1、氧化铝空心球及其制品技术资料汇编洛阳耐火材料研究所1984年5月28日2、《耐火材料》1989年第5期32页“电熔法制取稳定型氧化锆”冶金部耐火材料编辑部。权利要求1.一种脱硅锆制造技术，是以锆英石精矿为原料，以炭为还原剂，在电弧炉内熔炼而成，其特征在于〈1〉、熔炼时，所用的炭还原剂为碎块状的石墨电极，并且直接投入电弧炉熔液内，在锆英石熔液中浸煮熔化，〈2〉、分段脱硅就是以电压98-116伏，电流1800-2000安熔炼脱硅，沾棒观察熔液颜色，合格后出料，如果锆含量不合乎要求，可再掺入一定量或者再掺入一定量“熟料”，二次熔炼、再沾棒观察、合格后出料，〈3〉、脱炭系采用增加锆熔液的内压，再进行喷吹的办法，即在加料完毕之后，继续熔炼，在脱硅锆液面上形成一个薄壳，当薄壳上出现布满的黑泡时，立即进行“吹球氧化”。2.据权利要求1所述的脱硅锆制造技术，其特征在于所说的沾棒观察，是指当铁棒沾出炉内溶液，观察其棒皮颜色。若为乳黄色黄棕色时，则出料的脱硅锆，ZrO2就在85%以上。3.据权利要求1所述的脱硅锆制造技术，其特征在于所说的“熟料”系指脱硅锆产品筛选后的筛上料及脱硅锆炉拆炉下来的熔块。4.据权利要求1、2、3所述的脱硅锆制造技术，其特征在于所说的“吹球氧化”是指继续加温，造成炉内液面硬壳，加温到2430℃时，增加熔液内压，倾炉时，熔液被高压(8-10Kg/cm2)气流吹成炽热的球并被喷吹飞入集球室。5.据权利要求1所述脱硅锆制造技术，其特征在于最佳实施例为用93份锆英石精矿和7份氧化铝混合成一个配合料，投入电弧炉熔化。电压98-116伏，电流1800-2000安，在炉内有了熔液之后，再加入13份石墨电极碎块，当一个配合料熔化完毕后，再精炼30-90分钟，然后沾棒观察料皮颜色为黄色-黄棕色时，倾炉喷吹出泡沫脱硅锆球。全文摘要本发明涉及冶炼提纯的富锆原料，它是一种含有少量氧化铝的富锆原料，是熔铸锆刚玉耐火材料制品的专用原料之一，它是由锆英石加少许氧化铝，在电弧炉中的脱硅富锆喷吹而成的一种单斜晶型的球粒状泡沫氧化锆。本发明提出了“浸煮脱硅锆法”及增加熔液内压吹球氧化的新工艺，能稳定地生产出含氧化锆85％以上的脱硅锆。该发明工艺简便，质量可靠，成本低廉，将为玻璃工业用熔铸锆刚玉耐火制品国产化做出贡献，并为电熔工业和玻璃工业创造很大的社会经济效益。文档编号C01G25/02GK1059704SQ9110809公开日1992年3月25日申请日期1991年11月2日优先权日1991年11月2日发明者宋作人,万永田,李起胜申请人:李起胜