本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
背景技术
高纯刚玉砖有着优良的化学稳定性，耐高温性，耐酸碱腐蚀性，广泛应用于各种工业窑炉。但是由于刚玉砖在生产过程中，由于氧化铝在湿法或者拜耳法提炼过程中离不开强碱的作用，因此制得的氧化铝中含有大量的氧化钠存在。
以此普通工业氧化铝为原料制备的氧化铝粉和刚玉砂也含有一定量的氧化钠存在，氧化钠的含量在0.2～0.5%，进而制备刚玉制品中也存有氧化钠，含量为0.18～0.45%；氧化钠与氧化铝反应生成β-al2o3填充在刚玉相间，脆化制品结构，降低了材料的耐磨性，导致刚玉砖在一些有冲刷磨损的工作环境里使用寿命不高；同时由于制品中氧化钠还存在高温使用中继续挥发的现象，其在一些高温或超高温的长晶炉，金属处理炉等对杂质有严格要求的工作环境中使用受到限制。
为了制备氧化钠含量低的氧化铝粉，国内外研究人员进行了大量研究工作，用铝酸钠溶液，生产出六角片状al(oh)3微粉，此种al(oh)3微粉表面积大，晶粒之间粘接少，晶格碱比较曝露。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种低钠耐磨刚玉制品，所述的低钠耐磨刚玉制品的原料组成及质量百分为：
刚玉砂，5～0.074mm，55～70%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
刚玉粉，小于200目，10～25%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
al2o3微粉，小于325目，10～25%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；
所述刚玉砂、刚玉粉、al2o3微粉的总质量为100%；所述的低钠耐磨刚玉制品的原料中还外加有增塑剂和液态结合剂；所述增塑剂、液态结合剂的加入量分别为刚玉砂、刚玉粉、al2o3微粉总质量的1～3%、2～5%。
所述的刚玉砂为电熔刚玉砂或烧结刚玉砂中的任意一种，或者两种的任意组合。
所述的刚玉粉为电熔刚玉粉或烧结刚玉粉中的任意一种，或者两种的任意组合。
所述的增塑剂为cmc、糊精中任意一种，或两种的任意组合。
所述的液态结合剂为氯化铝水溶液、硫酸铝水溶液中的任意一种，或者两种的任意组合。
一种低钠耐磨刚玉制品的制备方法，所述的制备方法为将刚玉砂与液态结合剂进行充分混合，液态结合剂利用氯化铝和硫酸铝水溶液中al3+的水解反应al3++3h2o=al（oh）3+3h+；再加入刚玉粉和al2o3微粉预先混合好的混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1470～1520℃保温5～8小时，在保温过程中，液态结合剂中的，cl-1或so42-离子、或cl-1和so42-离子从刚玉砖的砖体内溢出，在溢出过程中，cl-1和so42-离子与材料中的na+反应，生成nacl和na2so4并流出刚玉制品；再升温至1650～1800℃保温8～10小时烧制得到烧结后的低钠耐磨刚玉制品。
本发明提出的一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法，采用低钠含量的电熔或烧结刚玉砂、刚玉粉和al2o3微粉作为原料制备低钠耐磨刚玉砖；
本发明利用电熔刚玉砂或烧结刚玉砂作为骨料，利用电熔刚玉粉或烧结刚玉粉和低钠的al2o3微粉作为基质部分，利用氯化铝水溶液、硫酸铝水溶液作为结合剂，cmc，糊精作为增塑剂，增加刚玉坯体的强度。电熔刚玉和烧结刚玉中的na2o主要的存在形式为β-al2o3（na2o•11al2o3），利用氯化铝和硫酸铝水溶液中al3+的水解反应al3++3h2o=al（oh）3+3h+，在高温烧制时，cl-1和so42-离子要从刚玉砖的砖体内溢出，在溢出过程中与材料中的na+反应，生成nacl和na2so4。nacl的沸点为1465℃，na2so4的沸点为1404℃，控制刚玉砖的烧结温度在1470～1520℃进行足够时间的保温，在该温度下刚玉材料还没有实现致密化烧结，nacl，na2so4可以顺利排出，从而降低了刚玉砖中的na2o含量；当温度继续升高至1650～1800℃时，刚玉相实现烧结，此时刚玉相中β-al2o3大大降低，刚玉砖的高温性能和耐磨性能大大提高。
采用该方法制备的低钠耐磨刚玉砖与传统的刚玉砖相比，化学组分中的al2o3含量提升至99.5%以上，na2o含量可以降低至0.08%以下，耐磨指数从原来的降低为3.3cm3以下，高温抗折强度提升至15mpa以上。新制备的低钠耐磨刚玉砖还具有纯度高，使用温度高，挥发分少等特点，可以用在一些超高温以及一些要求高洁净的工业窑炉。
该方法工艺简单，使用的原料为市场上已经成熟的产品，便于规模化生产。
综上所述，本发明所述低钠耐磨刚玉制品的na2o含量较低，耐磨性好、高温性能优良。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明进行说明。
实施例1：
一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
骨料方案：颗粒粒径为5～0.074mm烧结刚玉砂，质量分数为55%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
基质方案：粒度小于200目电熔刚玉粉，质量分数为25%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于325目al2o3微粉，质量分数为20%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；两种物料进行预先混合，作为基质混合粉。
选用质量分数为3%的cmc作为增塑剂，泥料混制时外加；选用质量分数为5%的硫酸铝水溶液作为结合剂。
泥料混制时，烧结刚玉砂在混练机内进行混制，然后外加入增塑剂和结合剂进行充分混合，再加入基质混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1470℃保温5小时，再升温至1710℃保温10小时烧制。
实施例2：
一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
骨料方案：颗粒粒径为5～0.074mm烧结刚玉砂，质量分数为33%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；颗粒粒径为5~0.074mm电熔刚玉砂，质量分数为28%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
基质方案：粒度小于200目烧结刚玉粉，质量分数为15%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于325目al2o3微粉，质量分数为24%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；两种物料进行预先混合，作为基质混合粉。
选用质量分数为1%的cmc和质量分数为1%的糊精作为增塑剂，泥料混制时外加；选用质量分数为1%的氯化铝水溶液和3%的硫酸铝水溶液作为结合剂。
泥料混制时，烧结刚玉砂和电熔刚玉砂在混练机内进行混制，然后外加入增塑剂和结合剂进行充分混合，再加入基质混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1490℃保温6小时，再升温至1650℃保温8小时烧制。
实施例3：
一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
骨料方案：颗粒粒径为5～0.074mm烧结刚玉砂，质量分数为22%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；颗粒粒径为5～0.074mm电熔刚玉砂，质量分数为42%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
基质方案：粒度小于200目电熔刚玉粉，质量分数为15%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于200目烧结刚玉粉，质量分数为5%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于325目al2o3微粉，质量分数为16%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；三种物料进行预先混合，作为基质混合粉。
选用质量分数为0.5%的cmc和质量分数为1..5%的糊精作为增塑剂，泥料混制时外加；选用质量分数1%的氯化铝水溶液和2%的硫酸铝水溶液作为结合剂。
泥料混制时，烧结刚玉砂和电熔刚玉砂在混练机内进行混制，然后外加入增塑剂和结合剂进行充分混合，再加入基质混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1500℃保温8小时，再升温至1770℃保温10小时烧制。
实施例4：
一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
骨料方案：颗粒粒径为5～0.074mm烧结刚玉砂，质量分数为11%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；颗粒粒径为5~0.074mm电熔刚玉砂，质量分数为56%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
基质方案：粒度小于200目电熔刚玉粉，质量分数为10%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于325目al2o3微粉，质量分数为23%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；两种物料进行预先混合，作为基质混合粉。
选用质量分数为1..5%的糊精作为增塑剂，泥料混制时外加；选用质量分数2%的氯化铝水溶液和1%的硫酸铝水溶液作为结合剂。
泥料混制时，烧结刚玉砂和电熔刚玉砂在混练机内进行混制，然后外加入增塑剂和结合剂进行充分混合，再加入基质混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1510℃保温5小时，再升温至1740℃保温9小时烧制。
实施例5：
一种低钠耐磨刚玉制品及制备方法。
骨料方案：颗粒粒径为5～0.074mm电熔刚玉砂，质量分数为70%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；
基质方案：粒度小于200目电熔刚玉粉，质量分数为10%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于200目烧结刚玉粉，质量分数为10%，其al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.15%；粒度小于325目al2o3微粉，质量分数为10%，al2o3含量大于99%，na2o的含量小于0.05%；三种物料进行预先混合，作为基质混合粉。
选用质量分数为1%的糊精作为增塑剂，泥料混制时外加；选用质量分数2%的氯化铝水溶液作为结合剂。
泥料混制时，烧结刚玉砂和电熔刚玉砂在混练机内进行混制，然后外加入增塑剂和结合剂进行充分混合，再加入基质混合粉，混炼后加压制备各种所需尺寸的定型制品，经过120℃干燥，高温窑烧制，升温至1520℃保温8小时，再升温至1800℃保温8小时烧制。
本发明中的实施例方案和对比例方案汇总见表1所示。对比例的性能指标如表2所示。
表
表2对比例性能指标表
对比例3来源于文献：王晓利，彭西高，石干，等.定形耐火材料的高温耐磨性研究[j].耐火材料，2010.43（5）：331～334
对比例4,5,6来源于文献：李丹，陈锐.刚玉砖和铬刚玉砖的应用[j].耐火材料，2001.35（1）：31～33。
表3实施例性能指标表
从实施例和对比例的性能指标对比结果显示：本发明中的实施例方案中na2o含量和耐磨指数要比对比例方案中的数值明显优越。同时由于实施例中na2o含量的降低，其氧化铝的纯度维持在较高水平，同时高温抗折强度和耐压强度也较对比例有明显改善。