烧结的氧化铝颗粒的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新型的烧结的氧化铝基颗粒、尤其是珠粒形式的氧化铝基颗粒，涉及 制造这些珠粒的方法，并且涉及这些颗粒作为研磨剂、在湿介质中的分散剂或者用于表面 处理的用途。
【背景技术】
[0002] 矿产业或采矿业采用颗粒用于对已经可选地采用常规方法在干燥状态下进行预 研磨的材料进行精细研磨，尤其用于精细研磨碳酸钙、氧化钛、石膏、高岭土和含有以通常 结合形式（氧化物、硫化物、硅酸盐等）的金属的矿石，该过程首先涉及例如通过浮选来提 纯的方法。
[0003] 此外，涂料行业、油墨行业、染料行业、磁性油漆行业和农药化合物行业使用颗粒 用于分散和均匀化液体成分和固体成分。
[0004] 最后，表面处理行业利用颗粒，尤其是用于清洗金属模具（例如，用于制造瓶），部 件的倒角、除锈、制备用于图层的支撑物、喷丸加工或者喷丸成形等的操作。
[0005] 为了满足上述所有的市场，所有这些颗粒为常规地大致球形，并且具有从0. 005mm 至IOmm的尺寸。它们必须特别具有良好的耐磨性，以便它们能够在这三类用途中使用。
[0006] 尤其是在微研磨的领域中，下列不同类型的颗粒（尤其是珠粒的形式）是市售 的：
[0007] 圆形砂粒，例如，Ottawa砂是廉价的天然产品，然而其不适于现代化的加压的、 高产量的研磨机。这是因为该砂不是非常坚固、具有低的密度、在质量上变化不定且磨损设 备。
[0008] 玻璃珠粒，其被广泛使用、具有较好的强度、较低的磨损性且可以在较宽的直径 范围内使用。
[0009] 金属珠粒，尤其是由钢制成的珠粒，相对于所处理的产品具有低惰性，尤其导致 矿物填料的污染、涂料泛灰、通过浮选分离/提纯步骤的破坏、和过高的密度，需要专用研 磨机。它们尤其导致设备的高能耗、大量的发热和受到较高的机械应力。
[0010] 还已知由陶瓷材料制成的珠粒。这些珠粒具有比玻璃珠粒更佳的强度、更高的密 度和优异的化学惰性。
[0011] 下列可以被区分：
[0012] 熔凝的陶瓷珠粒，其通常通过熔化陶瓷组分、从熔化的物料形成球形液滴、然后 固化所述液滴来获取，和
[0013] 烧结的陶瓷珠粒，其通常通过冷成型陶瓷粉末、然后通过在高温下烧制进行固 结来获取。
[0014] 与烧结颗粒相比，熔凝颗粒通常包括将充填晶粒的网络的大量的粒间玻璃相。因 此，由烧结颗粒和熔凝颗粒在它们各自的应用中所遭遇的问题以及解决这些问题所采用的 技术方案通常是不同的。此外，由于在制造方法之间的实质不同，因此，为了制备熔凝颗粒 所开发的组合物不能被用作制备烧结颗粒的先验，反之亦然。
[0015] WO 2005/075375公开了包括多铝红柱石、稳定的氧化锆和氧化铝的研磨珠粒，其 从包括锆石的原材料的混合物中制造。
[0016] 为了增大研磨操作的效率，即，用于规定成本的研磨产品的量，研磨颗粒必须越来 越耐磨。
[0017] 本发明的一个目的是至少部分地满足该需要。
【发明内容】
[0018] 本发明涉及一种烧结颗粒，优选地是珠粒的形式，基于干进料的重量按重量百分 比计，从含有4%至25%的锆石的进料中生产，所述烧结颗粒具有：
[0019] -下列化学组成，按重量百分比计：
[0020] 70 % 彡 Al2O3, Al2O3构成至 100 % 的余量；
[0021] 3%彡 Zr02+Hf02< 18%，且 HfO2S 1% ;
[0022] 1%^ SiO2^ 10% ；
[0023] 0· 3 % 彡 CaO 彡 2 %，且若 Al2O3彡 79 %，则 CaO 彡 0· 6 % ;
[0024] 小于5%的其它成分，和
[0025] -下列结晶相，基于结晶相的总量按重量百分比计：
[0026] 65 %彡刚玉；该刚玉构成至100 %的余量；
[0027] 3 % <氧化锆+二氧化铪< 21 %，氧化锆和二氧化铪可选地被稳定化；
[0028] 多铝红柱石< 16% ;
[0029] 小于5%的其它结晶相，和
[0030] -总孔隙度小于或等于5 %。
[0031] 从说明书中将更详细地看出，发明人令人惊讶地发现，这些特征的组合改善了耐 磨性。
[0032] 因此，根据本发明的颗粒，尤其是珠粒，特别适用于在湿介质中分散、微研磨和表 面处理的应用。
[0033] 根据本发明的烧结颗粒还可以具有下列可选特征中的一个或多个特征，在所有可 能的组合中：
[0034] -如果 79%〈ΑΙΑ彡 85%，则 CaO 的含量大于（4·55-0·05·Α1 203(%))% (换言 之，按百分比计，如果所述Al2O3的重量含量大于79%且小于或等于85%，则CaO的含量大 于4. 55 %减去0· 05乘以Al2O3的重量含量）；
[0035] -烧结颗粒包括大于0. 1%的Y2O3;优选地，按重量百分比计，Y2O3的含量大于 0. 5%或者甚至大于0. 9%、和/或小于3. 0%、优选小于2. 0%、或者甚至小于1. 5% ;
[0036] -烧结颗粒包括大于0. 1%的CeO2;优选地，按重量百分比计，CeO2的含量大于 0.7%、或者甚至大于1.5%、和/或小于3.0%、或者甚至小于2.5% ;
[0037] -按重量百分比计，除了 Y2O3和CeO2之外的"其它成分"的含量小于3. 0%、优选小 于2. 5%、优选小于2. 0%、或者甚至小于1. 5% ;
[0038] -除了 Y2O3和CeO 2之外的"其它成分"是杂质；
[0039] -根据本发明的烧结颗粒的氧化物占所述烧结颗粒的总重量大于95%、优选大于 97 %、优选大于99 %、或者甚至大于99. 5 %、或者甚至基本为100 %，至100 %的余量优选地 由杂质构成；
[0040] -在烧结期间生成至少一部分或者甚至全部的多铝红柱石，即多铝红柱石不存在 进料中；
[0041] -基于结晶相的重量百分比计，"其它结晶相"的含量小于4%、或者甚至小于3%、 或者甚至小于2% ;
[0042] -优选地，按重量计，"其它结晶相"是按重量计大于90 %、大于95 %、或者甚至基 本为100 %的锆石ZrSiOJP /或钙长石和/或石英和/或方晶石和/或鳞石英；
[0043] -相对于所述颗粒的重量按重量百分比计，非结晶相（即，玻璃相）的重量小于 20%、小于15%、小于10%、或者甚至小于7%、或者甚至小于5% ;
[0044] -总孔隙度小于4. 5%、或者甚至小于4%、或者甚至小于3%、或者甚至小于2% ;
[0045] -烧结颗粒具有小于IOmm和/或大于0· 005mm的尺寸；
[0046] -烧结颗粒是珠粒；
[0047] -烧结颗粒具有大于0. 7、优选大于0. 8、优选大于0. 85、或者甚至大于0. 9的球 度；
[0048] -烧结颗粒的密度大于3. 60g/cm3、或者甚至大于3. 70g/cm3、或者甚至大于3. 80g/ cm3、或者甚至大于3. 85g/cm3、或者甚至大于3. 90g/cm3、或者甚至大于4. 20g/cm3、或者甚至 大于 4. 10g/cm3。
[0049] 以上可选的特征可以适当应用于以下所述的第一【具体实施方式】和第二具体实施 方式中。
[0050] 在第一【具体实施方式】中，基于干进料的重量按重量百分比计，进料含有15%至 25 %的锆石，烧结颗粒具有：
[0051] -下列化学组成，按重量百分比计：
[0052] 70 % 彡 Al2O3, Al2O3构成至 100 % 的余量；
[0053] 13%彡 Zr02+Hf02< 18%，且 HfO2S 1% ;
[0054] 5%^ SiO2^ 9% ；
[0055] 0. 6%^ CaO ^ 2% ；
[0056] 小于5 %的其它成分，和
[0057] -下列结晶相，基于结晶相的总量按重量百分比计：
[0058] 65 %彡刚玉；该刚玉构成至100 %的余量；
[0059] 10 % <氧化锆+二氧化铪< 21 %，氧化锆和二氧化铪可选地被稳定化；
[0060] 4%彡多铝红柱石彡16% ;
[0061] 小于5%的其它结晶相，和
[0062] -总孔隙度小于或等于5 %。
[0063] 优选地，在该第一【具体实施方式】中，根据本发明的烧结颗粒还包括下列可选的特 征中的一个特征且优选几个特征：
[0064] -基于干进料的重量按重量百分比计，进料含有20%至25%的锆石；
[0065] -Al2O3的含量按重量百分比计大于72%和/或小于或等于79%、小于78%、优选 小于76%、优选小于75% ;
[0066] _Zr02+Hf02的含量按重量百分比计大于15%和/或小于17% ;
[0067] -SiO2的含量按重量百分比计大于6%、优选大于或等于7%和/或小于8. 5% ;
[0068] -CaO的含量按重量百分比计大于0. 7 %和/或小于1. 8%、优选小于1. 5%、优选 小于1. 3%、优选小于1. 1% ;
[0069] -基于结晶相的总量按重量百分比计，刚玉的含量（Al2O3相）大于68%、优选大于 70 %和/或小于或等于84%、小于82 %、优选小于80 %、优选小于78% ;
[0070] -基于结晶相的总量按重量百分比计，可选地稳定化的氧化锆（ZrOjg )+二氧