烧结的氧化铝颗粒的制作方法_2

文档序号:8366728阅读:来源:国知局
化 铪〇1?)2相)的含量大于11%、或者甚至大于12%和/或小于19%、或者甚至小于17% ;
[0071] -基于结晶相的总量按重量百分比计,多铝红柱石的含量大于5%、优选大于7%、 优选大于8%、和/或小于14%、优选小于12%、优选小于11%。
[0072] 在第二【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4%至 15 %的锆石,烧结颗粒具有:
[0073] -下列化学组成,按重量百分比计:
[0074] 85 % 彡 Al2O3, Al2O3构成至 100 % 的余量;
[0075] 3 % 彡 Zr02+Hf02< 13 %,且 HfO 2彡 1 % ;
[0076] 1%^ SiO2^ 6% ;
[0077] 0. 3%^ CaO ^ 2% ;
[0078] 小于5%的其它成分,和
[0079] -下列结晶相,基于结晶相的总量按重量百分比计:
[0080] 86 %彡刚玉;该刚玉构成至100 %的余量;
[0081] 3 % <氧化锆+二氧化铪< 14%,氧化锆和二氧化铪可选地被稳定化;
[0082] 多铝红柱石<6%;
[0083] 小于5%的其它结晶相,和
[0084] -总孔隙度小于或等于5 %。
[0085] 优选地,在该第二实施方式中,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:
[0086] -进料含有5 %至15 %的锆石;
[0087] -Al2O3的含量按重量百分比计大于87%、优选大于89%和/或小于或等于93%、 或者小于91% ;
[0088] _Zr02+Hf02的含量按重量百分比计大于5%和/或小于10%、优选小于8% ;
[0089] -SiO2的含量按重量百分比计小于4%、优选小于3% ;
[0090] -CaO的含量按重量百分比计大于0. 5 %、优选大于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% ;
[0091] -基于结晶相的总量按重量百分比计,刚玉的含量(Al2O3相)大于88%和/或小 于或等于96%、小于94%、优选小于92% ;
[0092] -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 )+二氧化 铪〇1?)2相)的含量大于4%和/或小于12%、优选小于10%、或者甚至小于7% ;
[0093] -基于结晶相的总量按重量百分比计,多铝红柱石的含量小于4%、优选小于2%、 优选基本为零。
[0094] 本发明还涉及一种颗粒的粉末,包括按重量百分比计大于90%、优选大于95%、 优选基本为100 %的根据本发明的颗粒。
[0095] 本发明还涉及制造根据本发明的烧结颗粒的方法,尤其是烧结的珠粒,该方法包 括下列连续的步骤:
[0096] a)如果必要,则研磨一种或多种原材料的粉末,优选地通过共研磨来研磨,使得在 步骤c)中它们的混合产生具有小于0. 6 μπι的中值粒径的粒状混合物,
[0097] b)可选地,干燥所述粒状混合物,
[0098] c)从所述可选地被干燥的粒状混合物来制备进料,所述进料的组成被调整以在步 骤g)的结束时获得烧结颗粒,其组成具有符合根据本发明的烧结颗粒的组成,基于干进料 的重量按重量百分比计,所述进料包括从4%至25%的锆石颗粒,
[0099] d)将进料成形为半成品颗粒(green particle)的形式,
[0100] e)可选地,洗涤,
[0101] f)可选地,干燥,
[0102] g)在1450°C以上和1600°C以下的烧结温度下烧结以获得烧结颗粒。
[0103] 基于干进料按重量百分比计,进料可以含有小于15%、小于10%、小于5%、小于 2%、或者甚至基本不含有多铝红柱石。在第一【具体实施方式】中,在烧结期间可以形成一部 分或者甚至全部的多铝红柱石。
[0104] 本发明最后涉及尤其通过根据本发明的方法所制造的根据本发明的颗粒(尤其 是珠粒)的粉末用作研磨剂、在湿介质中的分散剂、支撑剂(尤其用于防止在提取井的壁中 产生的深层地质裂缝闭合的载体,尤其用于石油)、热交换剂(例如,用于流化床)或者表面 处理的用途。
[0105]
[0106] -术语"颗粒"被理解成是指在粉末中的单个固体产品。
[0107] -烧结颗粒是"从进料中产生",是考虑到由通过形成该进料获得的半成品颗粒的 烧结而形成。
[0108] - "烧结"是半成品颗粒(粒状聚集体)通过在高于IKKTC下的热处理的固化,其 中,可选地半成品颗粒的一些成分(但不是所有的成分,以使半成品颗粒不转化成液体团) 部分或全部熔化。
[0109] -术语"珠粒"被理解成是指具有大于0. 6的球度(即它的最小直径与它的最大直 径的比),而不管该球度的获得方式。
[0110] -珠粒(或颗粒)的"尺寸"是指它的最大尺寸dM与它的最小尺寸dm的平均值: (dM+dm)/2 〇
[0111] -通常用D5tl表示颗粒的粉末的"中值粒径"是这样的粒径:将该粉末的颗粒分成等 重量的第一组和第二组,这第一组和第二组仅分别包括具有大于或小于中值粒径的颗粒。 例如,使用激光粒度计可以评估中值粒径。
[0112] -词语"烧结的珠粒",或更宽泛地"烧结颗粒"被理解成是指通过烧结半成品颗粒 所得到的固体珠粒(或颗粒)。
[0113] -术语"杂质"被理解成是指必定由进料引入的无法避免的成分。具体地,属于由 氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物、氧碳化物、碳氮化物、钠和其它碱金属、铁、钒和铬的金 属物质中的化合物为杂质。作为示例,可提到的杂质为由Fe203、1102或Na 2O形成的杂质。 残留的碳是根据本发明的颗粒的组成中的杂质的一部分。
[0114] -当提到21〇2或(Zr02+Hf02)时,应当理解为ZrOjP痕量的HfO 2。这是因为,基于 Zr02+Hf0^重量百分比计,无法从ZrO2中化学分离且具有类似的性能的少量的HfO 2总是 以通常低于3 %的含量天然地存在于氧化锆来源中。氧化铪不被认为是杂质。
[0115] -术语"前体"被理解成是指在根据本发明的颗粒的制造期间能够提供所述氧化物 的成分。
[0116] 为了清楚起见,术语"Zr02"、"Hf02"和"A1 203"用来指这些氧化物在组合物中的含 量,"二氧化锆"、"二氧化铪"和"刚玉"用来指分别由Zr0 2、Hf〇dP Al 203构成的这些氧化物 的结晶相。然而,这些氧化物也可以存在于其它相中,尤其是以锆石(ZrSiO 4)的形式或者 多铝红柱石的形式。
[0117] 除非另外指明,否则所有涉及化学组成的百分比是基于颗粒的重量的重量百分 比。
[0118] 除非另外指明,否则所有涉及结晶相的百分比是基于结晶相的总重量的重量百分 比。
[0119] 除非另外指明,否则词语"含有一个"、"包括一个"或者"具有一个"被理解成是指 "包括至少一个"。
[0120] 具体描沐
[0121] 为了制造根据本发明的烧结颗粒,可以遵循上文描述的和下文将详细呈现的步骤 a)至步骤g)的工艺。
[0122] 在步骤a)中,原材料的粉末可以被单独地研磨,或者优选共研磨,如果以适于制 备进料的比例将它们混合,则在步骤c)中不会产生具有小于0. 6 μ m的中值粒径的粒状混 合物。该研磨可以是湿磨。
[0123] 优选地,研磨或者共研磨被执行使得所述粒状混合物的中值粒径小于0. 5 μπκ优 选地小于〇. 4 μ m。
[0124] 优选地,所用的粉末、尤其是锆石ZrSiO4粉末、氧化铝Al 203粉末、CaCO3粉末、含有 CaO的玻璃粉末、优选含有CaO的石英玻璃粉末、钙长石粉末、Y2O3粉末、CeO2粉末、例如粘 土的硅铝酸盐粉末、以及多铝红柱石的粉末,每个具有的中值粒径小于5 μ m、或者甚至小于 3 μπκ小于1 μπκ小于0. 7 μπκ优选小于0. 6 μπκ优选小于0. 5 μπκ或者甚至小于0. 4 μ m。 有利地,当这些粉末中的每种粉末具有的中值粒径小于〇. 6 μπκ优选小于0. 5 μπι或者甚至 小于0.4 μπι时,则步骤a)是可选的。
[0125] 优选地,在研磨之前所用的锆石粉末具有比表面积,通过BET方法所计算的比表 面积大于5m 2/g、优选大于8m2/g、优选大于10m2/g、和/或小于30m2/g。有利地,通过这一点 方便通常以悬浮液形式的步骤a)中的研磨。
[0126] 优选地,所用的氧化铝粉末具有的中值粒径小于7 μπκ优选小于6 μπκ或者甚至 小于3 μ m、或者甚至小于2 μ m、或者甚至小于1 μ m、或者甚至小于0. 5 μ m。有利地,通过这 一点方便从在粒状混合物中存在的或者在步骤g)期间产生的氧化铝粉末和二氧化硅形成 多铝红柱石,在步骤g)中多铝红柱石被烧结。
[0127] 在步骤b)中,步骤b)是可选的,如果通过湿研磨获得原材料的研磨粉末,则例如 在烘箱中或者通过喷雾干燥来干燥原材料的研磨粉末。优选地,调整温度和/或干燥步骤 的持续时间使得原材料的粉末的残留水分含量小于2%、或者甚至小于1. 5%。获得的粉末 可以被解聚。
[0128] 在步骤c)中,在室温下制备进料,该进料包括锆石ZrSiOd^粉末、Al2O 3的粉末、和 可选的0&〇)3的粉末和/或含有CaO的玻璃粉末、优选含有CaO的石英玻璃粉末、和/或钙 长石的粉末、和/或Y 2O3的粉末、和/或硅铝酸盐的粉末、和/或ZrO 2的粉末、和/或多铝 红柱石的粉末。
[0129] 这
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