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      磨料生產技術支持

        采用鋁灰低溫冶煉生成棕剛玉的過程及其優點

        作者 亞龍耐材 來源 本站 瀏覽 發布時間 2014/01/14

          棕剛玉是以鋁礬土、焦碳(無煙煤)為主要原料,在電弧爐內經高溫冶煉而成,用它制成的磨具,適于磨削抗張較高的金屬,如各種通用鋼材、可鍛鑄鐵、硬青銅等,也可制造高級耐火材料。

          棕剛玉是由α-氧化鋁晶粒構成的,被少量的玻璃狀熔渣粘在一起,玻璃狀熔渣絕大部分由二氧化硅、二氧化欽組成,α-氧化鋁影響棕剛玉材料的硬度和熔點,玻璃狀熔渣賦予棕剛玉韌性和抗破碎性。由于玻璃狀熔渣在α-氧化鋁中具有較低的溶解度,若二氧化硅過多,則會與氧化鋁生成莫來石,降低棕剛玉的韌性;若二氧化欽過多,則會與氧化鋁生成欽酸鋁,造成α-氧化鋁晶粒間出現裂紋,降低棕剛玉的強度。

          鋁灰是電解鋁或鑄造鋁生產工藝中產生的熔渣經冷卻加工后的產物,其主要成分為金屬鋁、三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂和氧化鐵等。

        鋁灰

          由于鋁灰中含有氧化鋁,因此可以替代鋁礬土用來制備棕剛玉,現有技術也有相關的論文發表和專利公開,但是由于其中含雜質特別是二氧化硅和氧化鐵,因此需要使用大量的鐵屑和碳粒來去除這兩種雜質,導致最終生產的棕剛玉中碳、硅和鐵的含量較高,氧化鋁的含量較低,進而導致產品的強度、硬度和耐磨性能均較差。同時,由于鋁灰中本身含有游離碳,這部分游離碳在冶煉過程中不會產生還原作用,仍然以游離碳的形式存留在棕剛中。當棕剛玉用于耐火材料中時,高溫環境下這部分的游離碳氧化成氣體排出,使得耐火材料出現起泡現象,極大地降低了耐高溫性能和使用壽命。

          為了解決現有技術使用鋁灰生產的棕剛玉中雜質含量高、氧化鋁含量低導致的性能較差問題,采用的技術方案為:使用鋁灰低溫冶煉生產棕剛玉的方法,采用處理過的鋁灰與鐵屑混合后冶煉即制得棕剛玉,所述冶煉的溫度為1700-1800℃,所述處理過的鋁灰為電解鋁產生的鋁灰經過下述步驟處理后的產物

         。1)按重量比,將1份細度為150目以下的鋁灰放入2-5份90-100℃的熱水中并迅速轉移至與外界相通的容器內放置6-10h,備用;

         。2)將容器內的水排出,并加入與排出水量等重的90-100℃熱水浸泡2-14h,浸泡期間保持水溫為90-100℃,備用;

         。3)將步驟(2)中的鋁灰分離出來后用水漂洗,再使用真空過濾機過濾并將得到的鋁灰烘干即可;

          所述鐵屑的加入量為處理過的鋁灰重量的0. 5-4% 。

          所述漂洗時水流的速度為3-6m/min。

          所述真空過濾機過濾后的鋁灰在80-110℃的條件下烘干至含水率低于20%。

          采用鋁灰低溫冶煉生成棕剛玉冶煉過程中需注意以下幾點

         。1)冶煉過程中,鋁灰加入到水中,由于其中含有的氧化鈣與水反應放出熱量,使得溫度保持在100℃左右,在此環境下,使鋁灰中含有的微量金屬鋁氧化成氧化鋁,使鋁灰中含有的氨氣溶于水中除去,氧化鈣與水生成的氫氧化鈣與氧化硅反應生成硅酸鈣附著在氫氧化鈣表面,結合后體積變大、密度變小,然后可以通過漂洗去除,這樣就減少了氧化硅和氧化鈣的含量,這樣不僅降低了冶煉時的溫度(1700-1800℃即可冶煉,遠低于常規冶煉時的2000℃要求),冶煉時間也相應減少(大約6-8h即可),降低了能耗,而且,由于減少了雜質氧化硅的含量,使得最終生產的棕剛玉韌性增加;

          同時,在上述溫度條件下放置一段時間之后,才能使鋁灰中含有的游離碳借助于氨氣散發的通道從鋁灰內部逸出并沾附在鋁灰的表面,隨鋁灰被真空過濾機過濾出來后,成為冶煉過程的還原劑,不僅在冶煉過程中不用加入碳,而且也降低了雜質碳含量,防止游離碳在高溫條件下氧化成氣體導致的起泡現象;適當延長放置時間和在放置時加入攪拌操作可以使游離碳的逸出更加徹底;

          由于降低了原料鋁灰中氧化硅的含量,使得冶煉時加入的鐵屑量也相對減少,從而使產品棕剛玉中存留的鐵量降低,提高了棕剛玉的強度。

         。2)冶煉過程中,經過真空過濾機過濾后的鋁灰需要烘干,以便于鋁灰在冶煉時充分分散而不團聚,使其表面的游離碳充分參與反應,同時也使產品棕剛玉中氧化鋁的分布更均勻。

         。3)冶煉過程中,漂洗時的水流不宜過快,以防止大量游離碳被沖走,實驗證明,水流的速度以3-6m/min為宜。

          有益效果:使用鋁灰低溫冶煉生成棕剛玉的放大與現有技術相比具有以下優點:

        棕剛玉

          1、由于采用上述方法對鋁灰進行處理后再使用,去除了鋁灰中的氨,防止設備的腐蝕,并使鋁灰內部的游離碳轉移并附著到鋁灰表面作為還原劑參與反應,避免了外來碳源的引入,同時也使得產品中氧化鋁的含量提高到96. 5%、含硅0. 95%、含鐵0. 03%、含欽1. 65%,而對比例采用未經本發明處理的鋁灰制得的棕剛玉中氧化鋁的含量為94. 53%、含硅1. 49%,含鐵0. 14%、含欽2. 42%,兩者相對比,雜質硅含量降低了36%,大大提高了棕剛玉的韌性,雜質鐵含量降低了78. 6%,雜質欽含量降低了31. 8%,大大提高了棕剛玉的耐磨性、強度和硬度;

          2、由于鋁灰中雜質特別是氧化硅和氧化鈣含量的減少,使得冶煉時的溫度降低至1700-1800℃,冶煉時間也相應減少(大約6-8h即可),降低了能耗;

          3、由于采用上述方法降低了鋁灰中的雜質含量,降低了鐵屑的消耗,而且不消耗額外的碳,不僅減少了原材料的消耗,而且降低了成品中鐵和碳的含量,防止由于碳含量高造成的高溫下起泡現象,提高了產品的耐高溫性能,檢測后發現,使用本方法處理過的鋁灰合成的棕剛玉中C含量為0. 13%,而對比例使用未經本方法處理過的鋁灰合成的棕剛玉中C含量為0. 53%,碳含量降低了75. 5%。

        本文標簽:鋁灰,棕剛玉,冶煉過程,優點

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