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轉載:我國燒結氧化鋁材料的發展狀況

【摘要】:
板狀剛玉又稱板狀氧化鋁(TabularAlumina),是一種燒結氧化鋁,是在略低于α-Al2O3熔點(2050℃)的1925℃高溫下快速燒結,晶粒達到燒結完全的再結晶α-Al2O3,呈現二維平面的板片狀且有較多晶間和晶內圓形封閉氣孔的顯微結構特征。

  板狀剛玉又稱板狀氧化鋁(Tabular Alumina),是一種燒結氧化鋁,是在略低于α-Al2O3熔點(2050℃)的1925℃高溫下快速燒結,晶粒達到燒結完全的再結晶α-Al2O3,呈現二維平面的板片狀且有較多晶間和晶內圓形封閉氣孔的顯微結構特征。

  板狀剛玉是1934年由Thomas S.Curtis 在其發明的豎窯中燒結得到的,1935年經中間試驗后便商業化生產,用作耐火材料和陶瓷行業窯爐的內襯材料。20世紀50年代,才作為大宗耐火材料骨料應 用于耐火行業。這個期間,美國鋁業(現已改名為安邁鋁業)開發了一系列以低Na2O工業氧化鋁為原料的板狀剛玉產品。

  我國板狀剛玉發展歷程

  板狀剛玉在國內發展的歷程大致可以劃分為四個階段:初期接觸階段、了解發展階段、嘗試生產階段、發展壯大階段。

  初步接觸階段

  20世紀70年代,武鋼07工程采用了以美國產板狀剛玉為原料生產的高鋁磚,從而國內耐材行業才接觸到板狀剛玉,隨著寶鋼的開工建設,引進了一些高檔耐材制品的生產技術,如滑板、連鑄三大件等,由于生產需要,必須從美國鋁業進口板狀剛玉作為其主要原料。

  了解發展階段

  1992年美國鋁業贈送給洛陽耐火材料研究院一批顆粒料,經過該院的深入剖析,對板狀剛玉才有了較透徹的了解。之后,美國鋁業又將該產品引入中國并推廣應 用。由于受到美國鋁業技術控制,國內企業難以獲得其生產技術。為促進民族工業的發展,中國耐火材料行業協會對燒結剛玉的發展十分重視,“八五”、“九五” 發展規劃都作為重要課題攻關。國內科研院所、生產單位也展開連續不斷探索,從上世紀90年代天津大學沈繼耀教授課題組與原梅河口砂輪廠技術人員進行了電熔 法實驗,并通過技術鑒定,但由于使用技術的限制未達到預期目的,產品性能、理化指標達不到使用要求,因而未形成市場供應。

  嘗試生產階段

  與此同時,山東鋁業建設一座直徑200mm豎窯試驗生產燒結板狀剛玉,1996 年濟南市平陰魯耐新型材料廠在山東鋁業試驗基礎上試建了一座直徑為400mm的豎窯生產燒結板狀剛玉。

  1999年漢中秦元新材料有限公司在廣泛考察研究的基礎上,以洛陽耐火材料研究院和陜西冶金設計院為主,聯合濟南市平陰魯耐新型材料廠的張會友等技術人 員,于2001年建設了1條年產4000噸燒結板狀剛玉生產線,于2002年9月生產出了滿足用戶使用要求的產品,揭開了燒結板狀剛玉國產化大規模生產的序幕。

  發展壯大階段

  漢中秦元新材料有限公司燒結板狀剛玉生產調試成功后,2003年10月份,淄博泰貝利爾鋁鎂有限公司燒結板狀剛玉生產線開工建設。2005年江蘇晶輝耐火 材料有限公司開始建設燒結板狀剛玉豎窯生產線;浙江自立股份有限公司在2009~2011年3年間,每年投資建設一條板狀剛玉生產線,目前板狀剛玉產能達 到40000噸/年。通過近10年的研發,實現了燒結板狀剛玉工業化、規模化、國產化。

  板狀剛玉生產的基本過程

  球磨

  采用拜耳法輕燒氧化鋁粉為原料,進行連續球磨,細度和比表面積需達到一定要求,有助于氧化鋁粉的燒結與致密化。

  成球

  磨細后的粉采用成球盤或成球筒成球。成型后的坯球需具有一定的強度,避免在運往干燥器的過程中破裂。針對成球過程中半成品球含水量高、易分層、干燥困難等問題進行相應的工藝優化設計,妥善解決。

  干燥

  成形后的坯球進入干燥器內,利用豎窯內的逆流熱風干燥除去約15%(w)的水分。但豎窯內的溫度要嚴格控制,以免坯球內部產生裂紋和分層,甚至結塊和堵爐等,最終造成球流運行中斷,干燥質量下降。

  燒結

  坯球干燥后進入豎窯。燒結溫度為1900~1950℃。通過控制豎窯內熱風溫度及流速,獲得晶體發育充分、燒結完全的板狀剛玉結構。燒成后經過冷卻、撿選(撿出過燒和欠燒制品)、檢驗(對燒結完全的制品進行物化指標檢測)、破碎和篩分后,可以獲得不同粒徑尺寸的產品。

  圖中給出了浙江自立股份有限公司生產的板狀剛玉的顯微結構圖。可以看出:低倍下剛玉晶粒大小在50~200μm左右,晶內含有大量微米級氣孔,晶粒延臺階狀生長,使板狀剛玉具有優異的熱震穩定性,從而在耐火材料行業大規模應用。

存在的問題:

  1、外觀顏色不穩定

  由于工業氧化鋁里含有部分微量 MgO、CuO,受到爐內氣氛影響時,出窯料有時會出現淡黃色的、與淡紫色的,與國外公司產品從外觀上有明顯差距。這與國內窯爐控制水平有關,短時間內難以解決。

  2、燒結球形料分層比例

  國內生產工廠采用筒式成球機來成球,基本上解決了成球關鍵技術,但是關于成球機轉速、加水量與速度,加母球量與速度,加粉量與速度之間關系,還沒有探索出 它們之間的內在關系,也難于穩定保障成球過程中出現分層現象。另外,烘干球體的方式也會影響到。從各生產工廠生產顆粒料來看,分層料比例多,這是最急需解 決的問題。

  3、存在產能過剩的風險

  近年來,產能增加迅猛,一些大型耐火材料生產工廠,有計劃自己上馬板狀剛玉生產線。如白剛玉生產條件沒有大的變化,市場空間已經不能承受30萬噸左右板狀剛玉產能。

  隨著經濟形勢的變化,一些板狀剛玉生產工廠勢必舉起價格戰的大旗來搶占市場。

 

此文轉載《中國選礦技術網》

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