一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨性优良的高纯刚玉材料制备方法。这种材料以氧化铝颗粒、氧化铝细粉、金属铝粉为起始物料，加入临时结合剂，经轮碾机混合，机压或振动加压成型，坯体经干燥后，在高温窑炉内氧化气氛下烧成，最高烧成温度为1600℃‑1800℃。成型时，利用金属铝粉的可塑性，用较低的成型压力就能制得致密的坯体。烧成时，金属铝粉生成的液相加快了物质迁移和坯体收缩，和金属铝粉氧化产物的高活性，不引入其他杂质就能较好的烧结。这种材料基质、基质与颗粒结合力很强，经过耐磨实验对比，比常规高纯刚玉材料耐磨性提升显著。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法
本专利技术属于耐火材料领域，具体涉及一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法。
技术介绍
在锌氧压浸出过程中，锌精矿是在一个高压釜中进行酸浸的，控制温度范围为145℃～150℃，富氧气氛总压达到1100KPa；锌精矿被浸出反应中生成的三价铁氧化从而生成锌的硫酸盐和元素硫；三价铁离子在反应中被还原，但是又被高压釜中的氧气再次氧化，从而又可以去浸出更多的锌精矿，过量溶解的铁同时可以以氢氧化物或者黄钾铁钒形式沉淀；刚玉砖作为研磨机的内衬材料；研磨机内部靠上的位置无酸液接触，但存在研磨介质冲刷，靠下的位置接触酸液，酸液的主要成分是硫酸200g/L，其次为盐酸1g/L及氢氟酸60mg/L；研磨介质为直径约1.5mm的锶稳定氧化锆珠；研磨机内部叶片转速为200r/min。目前内衬刚玉砖的使用情况是：内衬刚玉砖在使用约3个月后就会因为磨损而需要更换，上部和下部磨损情况一致；设备最早引进时使用的内衬为不锈钢，使用情况不佳，前期进行的含铬砖及含碳化硅的砖，都因为在强酸条件下使用效果不甚理想。耐火材料在使用过程中的损毁形式主要有化学侵蚀、熔蚀剥落和冲蚀等；作为耐火材料主要损毁方式之一的冲蚀是复杂的，既包括化学蚀损，也包括气体、液体、固体的机械冲刷和磨蚀，如高速气流携带固体粉尘颗粒对高炉上部、风口，以及循化流化床锅炉的返料器、混合室内墙等处耐火材料的冲击磨损等。材料的组织结构是影响耐火制品耐磨性的本质因素。一般来说，原料的硬度越大，骨料与基质的结合强度越高，耐磨性越好。由于耐火材料是非均质体，基质部位是材料的薄弱环节，而冲蚀磨损也是从基质部位开始的，因此基质与颗粒的结合强度对材料的耐磨性影响更大。为了研究适应强酸性、高耐磨的材料，需要降低刚玉砖的杂质含量，这样材料的烧结性就会大大降低。若加入纳米粉，由于难分散，烧成效果并不好；对于在强酸性条件下高耐磨材料的并没有相关专利及研究。
技术实现思路
为了满足强酸性、高耐磨的工况条件，本专利技术的目的是提供一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法。本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法，高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：氧化铝骨料45-70%；氧化铝细粉20-50%；金属铝粉0.1-10%；所述的氧化铝骨料为烧结氧化铝、电熔氧化铝的一种或多种，粒度为3-0.088mm；所述的氧化铝细粉为烧结氧化铝细粉、电熔氧化铝细粉的一种或多种，细粉粒度为≤0.088mm；将上述比例的氧化铝骨料、氧化铝细粉、金属铝粉为作为起始物料，加入PVA溶液或水性树脂或木质素磺酸钙溶液作为结合剂，经轮碾机混合，机压或振动加压成型，坯体经干燥后，在高温窑炉氧化气氛下烧成，最高烧成温度为1600℃-1800℃。所述的原料均为杂志质量＜0.5%的高纯原料，烧成所得材料Al2O3＞99.5%。本专利技术提出的一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法，与现有技术相比，本专利技术无需添加低熔点的烧结助剂，在烧成温度不提高或降低的情况下，制品的耐磨性大大提升；成型时，利用金属铝粉的可塑性，用较低的成型压力就能制得致密的坯体；烧成时，金属铝粉生成的液相加快了物质迁移和坯体收缩，氧化产物的高活性使材料烧结更容易烧结，且避免了使用纳米氧化铝粉或其他低熔点烧结助剂；这种材料具有在强酸条件下高耐磨的优点，大大提高了锌氧压浸出高压釜内衬材料的使用寿命，且适用于其他高耐磨环境。附图说明图1为三种不同高纯刚玉砖耐磨性对比图；图2为三种不同高纯刚玉砖耐磨性对比数据图。具体实施方式为了充分说明本专利技术的特点，现对本专利技术举例加以说明，但本专利技术的具体实施方式不局限于以下实例，可以在允许范围内根据实际情况进行适当的方案调整：结合具体实施例对本专利技术进行说明：实施例一：耐磨性优良的高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：烧结氧化铝骨料60%，烧结氧化铝细粉35%，金属铝粉5%；先将6%的水性树脂加入颗粒部分，用轮碾机混合均匀，再将使用V型混料机混合好的细粉部分加入轮碾机，搅拌5~10分钟后出料，使用振动加压成型，110℃干燥；经过1720℃保温8h烧成，制品体密为3.30g/cm3，气孔率为14.1%，常温耐压强度在180MPa；参照GB/T18301《耐火材料常温耐磨性试验方法》，采用448kPa的压缩空气将1000g±5g标准碳化硅砂（36#）在450s±15s内对刚玉砖进行喷吹磨损试验磨损体积为2.74cm3，耐磨性改善对比效果如附图1所示。实施例二：耐磨性优良的高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：电熔氧化铝骨料30%，烧结氧化铝骨料30%，烧结氧化铝细粉30%，金属铝粉10%。先将7%的PVA溶液加入颗粒部分，用轮碾机混合均匀，再将使用V型混料机混合好的细粉部分加入轮碾机，搅拌5~10分钟后出料，使用振动加压成型，110℃干燥。经过1650℃保温8h烧成，制品体密为3.07g/cm3，气孔率为18.0%，常温耐压强度在206MPa。参照GB/T18301《耐火材料常温耐磨性试验方法》，采用448kPa的压缩空气将1000g±5g标准碳化硅砂（36#）在450s±15s内对刚玉砖进行喷吹磨损试验磨损体积为2.35cm3。实施例三：耐磨性优良的高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：烧结氧化铝骨料60%，烧结氧化铝细粉39%，金属铝粉1%。先将7%的木质素磺酸钙溶液加入颗粒部分，用轮碾机混合均匀，再将使用V型混料机混合好的细粉部分加入轮碾机，搅拌5~10分钟后出料，使用振动加压成型，110℃干燥。经过1700℃保温10h烧成，制品体密为3.25g/cm3，气孔率为15.3%，常温耐压强度在150MPa。参照GB/T18301《耐火材料常温耐磨性试验方法》，采用448kPa的压缩空气将1000g±5g标准碳化硅砂（36#）在450s±15s内对刚玉砖进行喷吹磨损试验磨损体积为3.04cm3。实施例四：耐磨性优良的高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：烧结氧化铝骨料45%，烧结氧化铝细粉30%，电熔氧化铝细粉20%，金属铝粉5%。先将3%的水性树脂加入颗粒部分，用轮碾机混合均匀，再将使用V型混料机混合好的细粉部分加入轮碾机，搅拌5~10分钟后出料，使用机压成型，110℃干燥。经过1680℃保温8h烧成，制品体密为3.28g/cm3，气孔率为15.1%，常温耐压强度在165MPa。参照GB/T18301《耐火材料常温耐磨性试验方法》，采用448kPa的压缩空气将1000g±5g标准碳化硅砂（36#）在450s±15s内对刚玉砖进行喷吹磨损试验磨损体积为2.53cm3。实施例五：耐磨性优良的高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：烧结氧化铝骨料60%，电熔氧化铝细粉32%，金属铝粉8%。先将3%的PVA溶液加入颗粒部分，用轮碾机混合均匀，再将使用V型混料机混合好的细粉部分加入轮碾机，搅拌5~10分钟后出料，使用机压成型，110℃干燥。经过1740℃保温8h烧成，制品体密为3.12g/cm3，气孔率为16.3%，常温耐压强度在253MPa。参照GB/T18301《耐火材料常温耐磨性试验方法》，采用448kPa的压缩空气将1000g±5g标准碳化硅砂（36#）在450s±15s内对刚玉砖进行喷吹磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法，其特征在于：高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：氧化铝骨料            45‑70%；氧化铝细粉            20‑50%；金属铝粉              0.1‑10%；所述的氧化铝骨料为烧结氧化铝、电熔氧化铝的一种或多种，粒度为3‑0.088mm；所述的氧化铝细粉为烧结氧化铝细粉、电熔氧化铝细粉的一种或多种，细粉粒度为≤0.088mm；将上述比例的氧化铝骨料、氧化铝细粉、金属铝粉为作为起始物料，加入PVA溶液或水性树脂或木质素磺酸钙溶液作为结合剂，经轮碾机混合，机压或振动加压成型，坯体经干燥后，在高温窑炉氧化气氛下烧成，最高烧成温度为1600℃‑1800℃。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨性优良的高纯刚玉材料的制备方法，其特征在于：高纯刚玉材料的原料组成及质量百分比为：氧化铝骨料45-70%；氧化铝细粉20-50%；金属铝粉0.1-10%；所述的氧化铝骨料为烧结氧化铝、电熔氧化铝的一种或多种，粒度为3-0.088mm；所述的氧化铝细粉为烧结氧化铝细粉、电熔氧化铝细粉的一种或多种，细粉粒度为≤0.088mm；将上述比例的氧化铝骨料...

【专利技术属性】
技术研发人员：范沐旭，王晗，耿可明，李坚强，冯志源，李坤鹏，赵志龙，闫双志，侯晓静，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41