本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种低钠刚玉的制备方法。
背景技术：
应用于耐火材料和磨料领域的刚玉，具有硬度高、纯度高、自锐性优、磨削力强、发热量小、效率高、耐酸碱腐蚀、耐高温、热稳定性好等优点，不但是高级的磨料磨具材料、而且是高级研磨、抛光材料等，用它加工制成的磨具，适用于磨削高碳钢、高速钢及各种不锈钢；传统刚玉产品其na2o的含量一般在0.3%左右，na2o会和氧化铝反应生成β-氧化铝，由于0.3%na2o会生成>3%氧化铝，并且β-氧化铝的耐火度和机械性能和刚玉有较大的差距，因此钠含量高的刚玉，综合性能差，所以进行除钠是非常有必要的；已有的低钠刚玉制备方法，采用的是加入硼酸、氧化铝、氯化铵等物质，让其在冶炼过程中与na2o反应生成可挥发的硼酸钠、氯化钠、氟化钠等物质，从而降低刚玉中氧化钠的含量，然而以工业氧化铝为原料加工制得的刚玉，其效果仍然不能满足要求，而以进口低钠氧化铝为原料则成本太高；因此，提供一种工艺简单，除钠效果好且成本不高的低钠刚玉的制备方法是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供提供一种工艺简单，除钠效果好且成本不高的低钠刚玉的制备方法。
本发明技术方案是：一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，300-400份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
石英砂和氟化铝，2-8份，其中石英砂，粒度为100-220目，sio2含量为90-99%，氟化铝，alf3含量为90-99.5%；
高纯纳米c粉，3-7份，其粒度指标为d100<1000nm，d50<400nm，含碳量为99.9-99.99%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将石英砂和氟化铝按1:1的质量比均匀加入工业氧化铝中，放入混料机中充分搅拌，得到混合物；
步骤2）：将混合物输送至电弧炉，进行2055-2200℃的高温冶炼，冶炼21-32小时，得到熔体；
步骤3）：将温度迅速制冷到100-2052℃，先使熔体的外部结晶凝固形成外壳，然后保温1-3小时使冷却速度变慢，在冷却过程中随时监测外壳的温度；
步骤4）：当监测到外壳的温度低于2053℃，并发现外壳完全冷却后，打开熔块的内核，使得内核与外壳分离，得到的外壳为低钠刚玉。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将高纯纳米c粉预加入工业氧化铝中，得到混合物料；
步骤2）：将混合物料投入冶炼炉中熔融，在2000-2050℃的高温下，冶炼1-3小时，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉。
本发明具有以下优点：本发明在使用时，利用刚玉高熔点的特点，加入可以与刚玉中的na2o反应生成低熔点的物质，然后通过急速冷却降温，使得低熔点的物质偏析聚集在一起，最后经过分离制得低钠刚玉，本发明采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，且工艺简单，除钠效果好；本发明在使用时，利用刚玉高熔点的特点，加入可以与刚玉中的na2o反应生成低熔点，低沸点的物质，在冶炼过程中由于温度过高而得到挥发，从而降低刚玉中na2o的含量，本发明采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，且工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，300份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
石英砂和氟化铝，2份，其中石英砂，粒度为100-220目，sio2含量为90-99%，氟化铝，alf3含量为90-99.5%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将石英砂和氟化铝按1:1的质量比均匀加入工业氧化铝中，放入混料机中充分搅拌，得到混合物，其中石英砂和氟化铝2份，工业氧化铝300份；
步骤2）：将混合物输送至电弧炉，进行2055℃的高温冶炼，冶炼21小时，得到熔体；
步骤3）：将温度迅速制冷到100℃，先使熔体的外部结晶凝固形成外壳，然后保温1小时使冷却速度变慢，在冷却过程中随时监测外壳的温度；
步骤4）：当监测到外壳的温度低于2053℃，并发现外壳完全冷却后，打开熔块的内核，使得内核与外壳分离，得到的外壳为低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在步骤（2）中，氟化铝和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：2alf3+3na2o=al2o3+6na↑,金属钠高温挥发，生成的氧化铝与石英砂以及工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：na2o+al2o3+2sio2=na2o·al2o3·2sio2，生成的na2o·al2o3·2sio2为低熔点的三种霞石，在步骤（3）中，先冷却结晶的外壳是高熔点的刚玉，内核是低熔点的三种霞石在冷却过程中不断偏析形成的，最后将内核与外壳分离开，得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
实施例2
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，400份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
石英砂和氟化铝，8份，其中石英砂，粒度为100-220目，sio2含量为90-99%，氟化铝，alf3含量为90-99.5%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将石英砂和氟化铝按1:1的质量比均匀加入工业氧化铝中，放入混料机中充分搅拌，得到混合物，其中石英砂和氟化铝8份，工业氧化铝400份；
步骤2）：将混合物输送至电弧炉，进行2200℃的高温冶炼，冶炼21-32小时，得到熔体；
步骤3）：将温度迅速制冷到2052℃，先使熔体的外部结晶凝固形成外壳，然后保温3小时使冷却速度变慢，在冷却过程中随时监测外壳的温度；
步骤4）：当监测到外壳的温度低于2053℃，并发现外壳完全冷却后，打开熔块的内核，使得内核与外壳分离，得到的外壳为低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在步骤（2）中，氟化铝和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：2alf3+3na2o=al2o3+6na↑,金属钠高温挥发，生成的氧化铝与石英砂以及工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：na2o+al2o3+2sio2=na2o·al2o3·2sio2，生成的na2o·al2o3·2sio2为低熔点的三种霞石，在步骤（3）中，先冷却结晶的外壳是高熔点的刚玉，内核是低熔点的三种霞石在冷却过程中不断偏析形成的，最后将内核与外壳分离开，得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
实施例3
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，350份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
石英砂和氟化铝，5份，其中石英砂，粒度为100-220目，sio2含量为90-99%，氟化铝，alf3含量为90-99.5%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将石英砂和氟化铝按1:1的质量比均匀加入工业氧化铝中，放入混料机中充分搅拌，得到混合物，其中石英砂和氟化铝5份，工业氧化铝350份；
步骤2）：将混合物输送至电弧炉，进行2127.5℃的高温冶炼，冶炼26.5小时，得到熔体；
步骤3）：将温度迅速制冷到1075℃，先使熔体的外部结晶凝固形成外壳，然后保温2小时使冷却速度变慢，在冷却过程中随时监测外壳的温度；
步骤4）：当监测到外壳的温度低于2053℃，并发现外壳完全冷却后，打开熔块的内核，使得内核与外壳分离，得到的外壳为低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在步骤（2）中，氟化铝和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：2alf3+3na2o=al2o3+6na↑,金属钠高温挥发，生成的氧化铝与石英砂以及工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：na2o+al2o3+2sio2=na2o·al2o3·2sio2，生成的na2o·al2o3·2sio2为低熔点的三种霞石，在步骤（3）中，先冷却结晶的外壳是高熔点的刚玉，内核是低熔点的三种霞石在冷却过程中不断偏析形成的，最后将内核与外壳分离开，得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
实施例4
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，300份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
高纯纳米c粉，3份，其粒度指标为d100<1000nm，d50<400nm，含碳量为99.9-99.99%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将高纯纳米c粉3份预加入工业氧化铝300份中，得到混合物料；
步骤2）：将混合物料投入冶炼炉中熔融，在2000℃的高温下，冶炼1小时，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在高温冶炼过程中，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
实施例5
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，400份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
高纯纳米c粉，7份，其粒度指标为d100<1000nm，d50<400nm，含碳量为99.9-99.99%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将高纯纳米c粉7份预加入工业氧化铝400份中，得到混合物料；
步骤2）：将混合物料投入冶炼炉中熔融，在2050℃的高温下，冶炼3小时，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在高温冶炼过程中，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
实施例6
一种低钠刚玉，它按照质量计包括如下组分：
工业氧化铝，350份,其中al2o3含量为96-99%，na2o含量为0.2-0.35%，fe2o3含量为0.005-0.025%，sio2含量为0.01-0.025%，灼减含量为≤2.00%；
高纯纳米c粉，5份，其粒度指标为d100<1000nm，d50<400nm，含碳量为99.9-99.99%。
一种低钠刚玉的制备方法，它包括以下步骤：
步骤1）：将高纯纳米c粉5份预加入工业氧化铝350份中，得到混合物料；
步骤2）：将混合物料投入冶炼炉中熔融，在2025℃的高温下，冶炼2小时，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉。
本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，在高温冶炼过程中，高纯纳米c粉和工业氧化铝中的氧化钠发生如下反应：c+2na2o=2na↑+co2↑，生成的金属钠和二氧化碳高温挥发，最后得到低钠刚玉，此工艺简单，除钠效果好；本发明具有工艺简单，除钠效果好且成本不高的优点。
为了进一步地说明本发明的性能，以下提供具体的效果数据。
根据规范要求gb/t3044-3007标准，对本发明各实施例的al2o3含量、na2o含量进行检测，并将耐磨指数度、高温抗折强度、耐压强度等指标的检测结果汇总与下表中，并在下表中将本发明实施例与对比例的指标值进行对比，证明本发明材料的优秀性能，其中对比例采用的是加入硼酸、氧化铝、氯化铵等物质进行除钠的方法。
本发明实施例和对比例的性能指标检测对比表
从本发明实施例和对比例的性能指标检测对比表中可以看出，本发明实施例的al2o3含量明显高于对比例，且高温抗折强度和耐压强度也相较与对比例更强，同时na2o含量明显减少，除钠效果优越，耐磨效果更好。
更主要的是，本实施例采用的原料是工业氧化铝，成本相对进口低钠氧化铝低，且工艺简单，其性能也明显得到提高，是生产低钠刚玉的优选方法。