一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法

专利名称：一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法
技术领域：
本发明涉及一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法，属于耐火材料生产领域。
背景技术：
铝矾土又称矾土或铝土矿，主要成分是氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝， 是一种土状矿物。白色或灰白色，因含铁而呈褐黄或浅红色。密度3.9 4g/cm3， 硬度1 3，不透明，质脆，极难熔化。不溶于水，能溶于硫酸、氢氧化钠溶液， 主要用于炼铝，制耐火材料。
目前利用铝矾土生产烧结刚玉的方法主要有电炉熔融法和烧结法两种。电炉 熔融法生产的电熔刚玉成本非常高。烧结法采用天然高铝矾土原矿煅烧制备虽然 存在氧化铝含量低、组分不均匀等缺点，但其成本远低于电熔法生产的刚玉，有 着广泛的市场。但采用烧结法生产刚玉， 一般工业煅烧温度都在165(TC以上，保 温时间较长(通常都大于10小时)，需要消耗大量能源，工艺复杂，成本较高。
因此为了减少能耗和降低成本，寻找一种有效地降低烧结刚玉煅烧温度的方 法，具有重要意义。

发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种降低烧结刚玉煅烧温度的 方法，采用该方法可以有效地降低煅烧温度，縮短保温时间，节省成本。
实现本发明目的的技术方案是 一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法，包括以 下具体步骤
(1) 将天然高铝矾土粉料、添加剂和粘结剂混合均匀作为配合料；所述天然高 铝矾土粉料的粒径《0.074mm，其中A1203的重量百分含量不低于78%, Fe203的 重量百分含量《1.5%， Ti02的重量百分含量《4%;所述添加剂为NiO和La203 的混合物，NiO的加入量为天然高铝矾土粉料重量的0.2~0.8%， La203的加入量为 天然高铝矾土粉料重量的0.2~0.6%;所述粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为天 然高铝矾土粉料重量的0.3~0.8%;
(2) 将配合料与相当于天然高铝矾土粉料重量18 25%的水混合均匀后，挤压 成条状，然后干燥成型；
(3) 将干燥后的条状物料以2~5°C/min的速度升温至1550 160(TC充分保温煅烧，即得到烧结刚玉。
上述步骤(l)中所述天然高铝矾土为天然高铝矾土生料。 上述步骤(2)中是于100 16(TC干燥。 上述步骤(2)中千燥时间为2~6小时。 上述步骤(3)中保温煅烧时间为1~3小时。 与现有技术相比，本发明具有以下突出有益成果
(1) 工艺简单，原料来源广泛；
(2) 采用了 NiO与1^203所组成的复合添加剂，将煅烧温度从目前工艺的大于 165(TC降低到155(TC,使保温时间大大縮短，减少了能源消耗，节省了成本；
(3) 采用本方法制备的烧结刚玉体积密度、气孔率、吸水率都优于原样，耐火 度大于1790。C。


图1为实施例1所得烧结刚玉的XRD图； 图2为实施例2所得烧结刚玉的XRD图； 图3为实施例3所得烧结刚玉的XRD图； 图4为实施例4所得烧结刚玉的XRD图； 图5为实施例5所得烧结刚玉的XRD图； 图6为实施例6所得烧结刚玉的XRD图； 图7为对比实例1所得烧结刚玉的XRD图； 图8为对比实例2所得烧结刚玉的XRD图； 图9为对比实例3所得烧结刚玉的XRD图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发 明的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所用含量均为重量百分含量。
本发明实施例和对比实例中均采用山西介休高铝矾土粉料(所用高铝矾土为
生料)，其粒径《0.074mm，主要成分如下:
成分含量成分含量成分含量
A120377.36%Ti022.76%CaO0.19%
Fe2031.11%K200.05%MgO0.12%
Si022.89%Na200.15%烧失14.94%
4实施例1
取山西介休高铝矾土粉料lOOOg，分别添加相当于高铝矾土粉料重量8%。的 NiO、高铝矾土粉料重量2%。的La203和高铝矾土粉料重量5%。的羧甲基纤维素 (CMC)，混合均匀作为配合料，再向配合料中加入250ml水，混匀后，将混合 物挤压成条状，然后于16(TC下干燥2小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式 电炉中，以5'C/min的速度升温至155(TC，保温煅烧1小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图1所示，结果表明所得产品的主晶相为刚玉，含 量大于92%。采用XQK-01/02显气孔体密测定仪(洛阳耐火材料研究院仪器制造公 司)测定产品的体积密度为3.32g/cm3,气孔率为2.98%，吸水率为0.9%,采用 NHO-02耐火度实验炉(洛阳安特利尔仪器有限公司)测定产品的耐火度〉17卯r。 实施例2
取山西介休高铝矾土粉料1000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量6%。的 MO、高铝矾土粉料重量4%。的1^203和高铝矾土粉料重量5%。的羧甲基纤维素， 混合均匀作为配合料，再向配合料中加入220ml水，混匀后，将混合物挤压成条 状，然后于12(TC干燥4小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以 5°C/min的速度升温至1550'C,保温煅烧1小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图2所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.34g/cm3， 气孔率为2.54%，吸水率为0.76%，耐火度M790。C。 实施例3
取山西介休高铝矾土粉料1000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量5%0的 NiO、高铝砜土粉料重量5%。的1^203和高铝矾土粉料重量5%。的羧甲基纤维素， 混合均匀作为配合料，再向配合料中加入200ml水，混匀后，将混合物挤压成条 状，然后于IO(TC干燥6小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以 5'C/min的速度升温至1550'C，保温煅烧1小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图3所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.34g/cm3， 气孔率为2.54%,吸水率为0.76%，耐火度>1790°〇。 实施例4
取山西介休高铝矾土粉料000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量4%0的
5NiO、高铝砜土粉料重量6%。的1^203和高铝砜土粉料重量5%。的羧甲基纤维素， 混合均匀作为配合料，再向配合料中加入180ml水，混匀后，将混合物挤压成条 状，然后于14(TC干燥3小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以 5°C/min的速度升温至1550°C，保温煅烧1小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图4所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.30g/cm3， 气孔率为2.87%，吸水率为0.87%，耐火度H79(TC。 实施例5
取山西介休高铝矾土粉料1000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量2%。的 NiO、高铝矾土粉料重量8%。的La203和高铝矾土粉料重量8%。的羧甲基纤维素， 混合均匀作为配合料，再向配合料中加入250ml水，混匀后，将混合物挤压成条 状，然后于14(TC干燥3小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以 5°C/min的速度升温至1550°C，保温煅烧1~3小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图5所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.24g/cm3， 气孔率为3.98%，吸水率为1.23%，耐火度〉179(TC。 实施例6
取山西介休高铝矾土粉料1000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量5%0的 NiO、高铝砜土粉料重量5%。的La203和高铝矾土粉料重量3%。的羧甲基纤维素， 混合均匀作为配合料，再向配合料中加入250ml水，混匀后，将混合物挤压成条 状，然后于16(TC干燥2小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以 2'C/min的速度升温至1600'C,煅烧保温3小时，得到产品。
对产品进行XRD分析，如图6所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.29g/cm3, 气孔率为3.48%，吸水率为1.06%，耐火度M7卯'C。 对比实例1
取山西介休高铝砜土粉料1000g，添加高铝矶土粉料重量5y。。的羧甲基纤维素， 混合均匀，再加入200ml水，混匀后，将混合物挤压成条状，然后于12(TC干燥4 小时，将干燥后的条状物料放入硅钼棒箱式电炉中，以5'C/min的速度升温至 1550°C,保温煅烧l小时，得到产品。对产品进行XRD分析，如图6所示，所得产物的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.23g/cm3， 气孔率为4.66%，吸水率为1.44%，表明采用相同的煅烧温度和保温时间，其体积 密度、气孔率、吸水率指标均不及加入NiO和La203组成的复合添加剂以后所得 的烧结刚玉。 对比实例2
取山西介休高铝矾土粉料1000g,分别添加相当于高铝矾土粉料重量10%。的 1^203和高铝矾土粉料重量5%。的羧甲基纤维素，混合均匀，再加入200ml水，混 匀后，将混合物挤压成条状，然后于120'C干燥4小时，将干燥后的条状物料放入 硅钼棒箱式电炉中，以5t7min的速度升温至155(TC，保温煅烧1小时，得到产
口
卯o
对产品进行XRD分析，如图7所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.22g/cm3, 气孔率为6.98%，吸水率为2.17%，表明采用相同的煅烧温度和保温时间，单纯采 用La2Cb作添加剂，所得产品的体积密度、气孔率、吸水率指标均不及加入相同 量NiO和La203组成的复合添加剂所得的烧结刚玉。 对比实例3
取山西介休高铝矶土粉料1000g，分别添加相当于高铝矾土粉料重量10%。的
NiO和高铝砜土粉料重量596。的羧甲基纤维素，混合均匀，再加入200ml水，混
匀后，将混合物挤压成条状，然后于120'C千燥4小时，将干燥后的条状物料放入
硅钼棒箱式电炉中，以5'C/min的速度升温至155(TC，保温煅烧1小时，得到产 a
叩o
对产品进行XRD分析，如图8所示，所得产品的主晶相为刚玉，含量大于 92%。按与实施例1相同的方法进行测试，所得烧结刚玉的体积密度为3.23g/cm3， 气孔率为4.52%，吸水率为1.77%，表明采用相同的煅烧温度和保温时间，单纯采 用NiO作添加剂，所得产品的体积密度、气孔率、吸水率指标均不及加入相同量 NiO和1^203组成的复合添加剂所得的烧结刚玉。
本发明中的羧甲基纤维素在配合料中起粘结作用，任意分子量的羧甲基纤维 素均可。
权利要求
1.一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法，是以天然高铝矾土为原料，其特征在于包括以下具体步骤(1)将天然高铝矾土粉料、添加剂和粘结剂混合均匀作为配合料；所述天然高铝矾土粉料的粒径≤0.074mm，其中，Al2O3的重量百分含量不低于78％，Fe2O3的重量百分含量≤1.5％，TiO2的重量百分含量≤4％；所述添加剂为NiO和La2O3的混合物，NiO的加入量为天然高铝矾土粉料重量的0.2～0.8％，La2O3的加入量为天然高铝矾土粉料重量的0.2～0.6％；所述粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为天然高铝矾土粉料重量的0.3～0.8％；(2)将配合料与相当于天然高铝矾土粉料重量18～25％的水混合均匀后，挤压成条状，然后干燥成型；(3)将干燥后的条状物料以2～5℃/min的速度升温至1550～1600℃充分保温煅烧，即得到烧结刚玉。
2. 根据权利要求1所述的降低烧结刚玉煅烧温度的方法，其特征在于步骤(l) 中所述天然高铝矾土为天然高铝矾土生料。
3. 根据权利要求1所述的降低烧结刚玉煅烧温度的方法，其特征在于步骤(2) 中是于100 160'C干燥。
4. 根据权利要求3所述的降低烧结刚玉煅烧温度的方法，其特征在于步骤(2) 中干燥时间为2 6小时。
5. 根据权利要求1所述的降低烧结刚玉煅烧温度的方法，其特征在于步骤(3) 中保温煅烧时间为1~3小时。
全文摘要
本发明公开了一种降低烧结刚玉煅烧温度的方法，是将天然高铝矾土粉料、添加剂和粘结剂混匀作为配合料；所述天然高铝矾土粉料的粒径≤0.074mm，其中Al₂O₃的重量百分含量不低于78％，Fe₂O₃的重量百分含量≤1.5％，TiO₂的重量百分含量≤4％；所述添加剂为NiO和La₂O₃的混合物，二者的加入量分别为天然高铝矾土粉料重量的0.2～0.8％和0.2～0.6％；所述粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为天然高铝矾土粉料重量的0.3～0.8％。将配合料与水按比例混匀后，挤压成条状、干燥，再缓慢升温至1550～1600℃，充分保温煅烧即得到烧结刚玉。本发明方法简单，煅烧温度明显降低，保温时间短，所得烧结刚玉的体积密度、气孔率、吸水率性能优良。
文档编号C04B35/64GK101602600SQ20091006312
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者万为敏, 严春杰, 余洪杰, 铎 王, 建 蔡, 陈洁渝 申请人:中国地质大学(武汉)