一种矾土基烧结刚玉莫来石及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高温耐火材料技术领域，特别涉及一种矾土基烧结刚玉莫来石及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 耐火材料是高温工业不可或缺的基础材料，广泛服务于建材、电力、石化、冶金等 国民经济基础行业。我国耐火材料的总产量占世界总产量的近70%。目前我国约有65%耐 火材料属于Al 203_Si02系产品，其中近65%以高铝矾土为原料，因此，可以说耐火铝矾土是 支撑耐火材料工业的重要基础。但传统耐火铝矾土熟料生产粗矿，加工简单，原料产品化学 成分、物理指标、使用性能波动大，不利于制品质量的控制。
[0003] 我国耐火矾土资源丰富，而优质铝矾土储量却有限。长期的不合理开采，导致了优 质原料出现了供应方面的问题，同时致使大量非优质矿不能被合理高效利用，甚至是被随 意丢弃，浪费资源的同时还破坏了生态环境。
[0004] 为高效利用我国高铝矾土资源，巩固我国耐材工业的重要地位，为国民经济的可 持续发展提供强有力的支持，开展了利用铝矾土生料制备高性能耐火原料的研究与生产实 践工作，获得了本发明相关的成果。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种矾土基烧结刚玉莫来石及其制备方法，解决了我国非优 质铝矾土资源利用率不高及天然矾土熟料稳定性差质量不可控的问题。
[0006] 本发明是这样实现的:仅以天然铝土矿作为原料，采用原料分级、均化、连续配料、 连续湿法球磨、浆体除杂、压滤脱水、挤出成型、干燥、高温烧结、破碎分级等生产制备工艺 即可得产物。
[0007] -种矾土基烧结刚玉莫来石，主晶相为刚玉相和莫来石，以质量百分比计其化学 成分为：Al2〇 376%~85%，Fe2〇3 < 2.0%，Si〇27%~17%、Ti〇2 < 4.0%，CaO < 0.6%，MgO< 0.6%，Na2〇《0.6%，K2〇《0.6%。
[0008] -种矾土基烧结刚玉莫来石的制备方法，具体工艺步骤及参数如下：
[0009] 1)原料分级：将开采的天然铝矾土矿按照Al2〇3成分进行分选，按照传统铝土矿分 级标准分类单独堆放；
[0010] 原料为天然铝矾土矿从矿山开采的矾土生矿，以质量百分比计其化学成分为：其 酌减后化学组成为：Al2〇355%~86%、Fe2〇3 < 2.0%、Si〇26%~38%、Ti〇2 < 4.5%、CaO < 0.6%、Mg0<0.6%、Na20<0.6%、K20<0.6%。
[0011] 2)均化:将分级的原料破碎成< 5mm的颗粒后均匀混合；
[0012] 3)连续配料:采用在线检测连续配料系统将均化后不同级别的原料自动配比配料 达到设定六12〇3质量百分含量76%~85% ;
[0013] 4)连续湿法球磨:将连续配料后的原料和水持续运送球磨机，经连续球磨溢流，连 续输出料浆，要求浆料中颗粒粒度为< ο. 〇74mm;
[0014] 5)浆体除杂:输出的浆体经过除杂设备，除去浆体中磁性物质，磁性物质残余量小 于0 · 1 % ;
[0015] 6)压滤脱水：将浆体利用压滤机压滤脱水成为泥料，脱水后的泥料的含水率为 13%~18% ;
[0016] 7)挤出成型:将脱水后的泥料经困料混炼后，通过真空硬塑挤出机挤出成坯体，坯 体的表面渗透压大于2.5MPa;
[0017] 8)干燥:将成型后的坯体置于干燥窑中干燥，干燥后的坯体含水率为< 1% ;
[0018] 9)高温烧结：将坯体在温度为1550°C~1650°C下烧结，保温时间3h~10h，将坯体 烧制成熟料；
[0019] 10)破碎分级:将烧制成的熟料按照要求破碎后分级至所要求粒级。
[0020] 所生产的矾土基烧结刚玉莫来石：主晶相为刚玉相和莫来石，其中Al2〇3质量百分 含量为76%~85%中设定值8%，整批产品六1 2〇3质量百分含量任意抽验值为8%±1%， Fe2〇3质量百分含量为< 2.0% ;吸水率< 2.0% ;体积密度2 2.90g/cm3。
[0021] 本发明的优点在于：
[0022] 1、仅以天然铝矾土生料为主要原料，提高资源利用率，同时提升了铝硅耐火原料 的品质和铝矾土矿的附加值；
[0023] 2、采用连续湿法球磨无粉尘污染，所获得的生料粒度更细，有利于降低烧结温度， 节约能耗，降低了生产成本；
[0024] 3、采用浆体除杂工艺可在一定程度上除去工艺过程中引入原材料中的磁性物质， 可将Fe203的质量百分含量降低0.1 %以上；
[0025] 4、采用原料分级、均化、连续配料、连续湿法球磨等工艺，有利于生产过程中原料 化学成分的控制，可完全满足预期化学成分要求，对最终产品化学指标的控制以及后期坯 体的可控烧结形成目标矿相及物理指标的控制起到了重要作用，实现了产品质量的可控 性；
[0026] 5、采用原料分级、均化、连续配料、连续湿法球磨、浆体除杂、脱水成型、干燥、高温 烧结、破碎分级等生产制备流程，通过严格控制工艺参数，实现产品所设计的矿物结构一莫 来石、刚玉相的良好发育，产品兼具有刚玉相和莫来石相的特性；
[0027] 6、上述4、5的特点使其在常温、中温、高温下具备优越的耐磨、抗侵蚀及力学性能。
【具体实施方式】 [0028] 实施例1
[0029]以两种耐火铝矾土生料为原料，在破碎时抽验，其成分如下表1所示：
[0030] 生产规模为100t，生产过程具体如下：
[0031]将两种生料经拣选后，分别破碎成< 5mm的颗粒后在立体均化设备中均匀混合后 分别放入两个原料仓中；利用在线连续检测配合自动配料，系统设定Al2〇3质量百分含量为 81%;根据自动化系统配成的物料通过皮带运输均匀进入连续球磨设备中，在球磨的过程 中粒度小于〇. 〇74mm的原料随泥浆溢出；泥浆经除铁后;利用压滤机脱水后困料7天;后经真 空挤泥成型；干燥后在高温隧道窑炉中烧成；最高烧成温度为1580°C，保温8h，随窑自然冷 却至室温;破碎升级后得到所要求制备的矾土基烧结刚玉莫来石产品。
[0032] 表1两种矾土生料的化学成分(单位：％ )
[0035]经XRD和SEM分析，产物的主晶相为刚玉相和莫来石相;产物任意抽样的理化典型 值如下表3所示。
[0036] 实施例2
[0037] 以两种耐火铝矾土生料为原料，在破碎时抽验，其成分如下表2所示：
[0038] 生产规模为100t，生产过程具体如下：
[0039] 将两种生料经拣选后，分别破碎成< 5mm的颗粒后在立体均化设备中均匀混合后 分别放入两个原料仓中；利用在线连续检测配合自动配料，系统设定Al2〇3质量百分含量为 84%;根据自动化系统配成的物料通过皮带运输均匀进入连续球磨设备中，在球磨的过程 中粒度小于〇. 〇74mm的原料随泥浆溢出；泥浆经除铁后;利用压滤机脱水后困料7天;后经真 空挤泥成型；干燥后在高温隧道窑炉中烧成；最高烧成温度为1550°C，保温8h，随窑自然冷 却至室温;破碎升级后得到所要求制备的矾土基烧结刚玉莫来石产品。
[0040] 表2两种矾土生料的化学成分(单位：％)
[0041]
[0042]经XRD和SEM分析，产物的主晶相为刚玉相和莫来石相;产物任意抽样的理化典型 值如下表3所示。
[0043] 表3实施例1和2所得产物典型的理化指标
[0044]
【主权项】
1. 一种矾土基烧结刚玉莫来石，其特征在于，主晶相为刚玉相和莫来石，以质量百分比 计其化学成分为：Al2〇3:76%~85%，Fe 2〇3< 2.0%，Si〇2:7%~17%、Ti〇2 <4.0%，Ca0< 0.6%，Mg0<0.6%，Na20<0.6%，K20<0.6%。2. -种权利要求1所述烧结刚玉莫来石的制备方法，其特征在于，具体步骤及参数如 下： 1) 原料分级：将开采的天然铝矾土矿按照Al2〇3成分进行分选，按照传统铝土矿分级标 准分类单独堆放； 2) 均化:将分级的原料破碎成< 5_的颗粒后均匀混合； 3) 连续配料:采用在线检测连续配料系统将均化后不同级别的原料自动配比配料达到 设定六12〇3质量百分含量76%~85% ; 4) 连续湿法球磨:将连续配料后的原料和水持续运送球磨机，经连续球磨溢流，连续输 出料浆，要求浆料中颗粒粒度为< 〇. 〇74mm; 5) 浆体除杂：输出的浆体经过除杂设备，除去浆体中磁性物质，磁性物质残余量小于 0.1% ； 6) 压滤脱水:将浆体利用压滤机压滤脱水成为泥料，脱水后的泥料的含水率为13%~ 18% ； 7) 挤出成型：将脱水后的泥料经困料混炼后，通过真空硬塑挤出机挤出成坯体，坯体的 表面渗透压大于2.5MPa; 8) 干燥:将成型后的坯体置于干燥窑中干燥，干燥后的坯体含水率为< 1 % ; 9) 高温烧结:将坯体在温度为1550°C~1650°C下烧结，保温时间3h~1 Oh，将坯体烧制 成熟料； 10) 破碎分级:将烧制成的熟料按照要求破碎后分级至所要求粒级。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的天然铝矾土矿为从矿山开采的 矾土生矿，以质量百分比计其化学成分为:其酌减后Al 2〇3:55 %~86 %、Fe2〇3 < 2.0 %、Si02: 6%~38%、Ti02<4.5%、Ca0<0.6%、Mg0<0.6%、Na20<0.6%、K20<0.6%〇4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，主晶相为刚玉相和莫来石，其中Al2〇3 质量百分含量为76 %~85 %中设定值s %，整批产品AI2O3质量百分含量任意抽验值为s % 土 1 %，Fe2〇3质量百分含量为< 2.0% ;吸水率< 2.0% ;体积密度2 2.90g/cm3。
【专利摘要】一种矾土基烧结刚玉莫来石及其生产制备方法，属于高温耐火材料技术领域。本发明仅以天然铝矾土生料为原料，采用原料分级、均化、连续配料、连续湿法球磨、浆体除杂、压滤脱水、挤出成型、干燥、高温烧结、破碎分级等连续生产工艺，通过工艺控制，制备出矾土基烧结刚玉莫来石。优点在于：实现了铝矾土矿的合理高效使用，生产成本低、产品质量可控；所制备的产物组成结构均一，晶相仅为刚玉相和莫来石，其吸水率低、体积密度大，具有很好的耐磨、抗侵蚀和高温力学性能。
【IPC分类】C04B35/622, C04B35/101, C04B35/66
【公开号】CN105503219
【申请号】CN201511019291
【发明人】安建成, 王亚利, 陈超群, 王林俊, 高长贺, 朱明明, 李平, 冯运生
【申请人】通达耐火技术股份有限公司, 阳泉金隅通达高温材料有限公司, 北京金隅股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月29日