[發(fā)明專利]一種適合做Sialon材料原料的剛玉的冶煉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410685128.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104445319B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞏義市時(shí)創(chuàng)新材料孵化器有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02
• 代理公司: 河南大象律師事務(wù)所 41129
• 代理人: 尹周

本發(fā)明公開(kāi)了一種用過(guò)量的金屬鋁做鋁礬土或焦寶石中SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂等的還原劑，得到含不同金屬Si、Al比例的剛玉的冶煉方法，這種剛玉不但最適合做Sialon結(jié)合剛玉磚的剛玉原料，因用這種剛玉在氮化燒成時(shí)不但磚的基質(zhì)中形成Sialon結(jié)合而且顆粒內(nèi)部也一樣形成Sialon結(jié)合，另外它還是生產(chǎn)鐵溝料和高荷軟低蠕變耐火磚及澆注料很好的原料。因Al還原SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂的化學(xué)反應(yīng)均是放熱反應(yīng)，所以說(shuō)冶煉這種在含Si、Al的剛玉的電耗比普通剛玉少；因無(wú)需形成硅鐵沉淀，帶走一部分Al₂O₃，所以Al₂O₃收得率也比普通剛玉高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于剛玉冶煉領(lǐng)域，特別涉及到一種適合做Sialon材料原料的剛玉的冶煉方法。

背景技術(shù)

剛玉是重要的耐火原料，在高檔耐火材料和磨料模具行業(yè)生產(chǎn)中有著不可替代的作用。剛玉有白剛玉、棕剛玉兩大類。目前我國(guó)剛玉的標(biāo)準(zhǔn)均是參考磨料、模具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。白剛玉是工業(yè)氧化鋁在電爐中熔融除Na₂O得到的，一般Al₂O₃≥98.5%;棕剛玉是高鋁礬土配碳在礦熱爐中還原掉SiO2及少量的Fe2O3使Si與加入的鐵屑形成硅鐵沉淀于爐底，而得到的Al₂O₃在94.5-97%的產(chǎn)品。

Sialon（讀:塞隆）是上世紀(jì)七十年代人們?cè)谔沾裳芯繒r(shí)發(fā)現(xiàn),在Si₃N₄與Al₂O₃熱壓成型時(shí)，發(fā)現(xiàn)Al₂O₃可固溶于Si₃N₄晶格中達(dá)60-70%，形成一種含Si、Al、O、N四元素的固溶體。它對(duì)外保持電中性，分子式用Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z表示。Z值在0-4.2之間,4.2為Sialon的極限值。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Sialon熔點(diǎn)在2200-2300℃，有非常好的高溫性能和抗侵蝕性能、非常低的熱膨脹系數(shù)。于是開(kāi)發(fā)了Sialon年結(jié)合的剛玉質(zhì)耐火材料。用于高爐的爐缸、爐腹等條件最苛刻的部位，結(jié)果一下使高爐的一代壽命提高到二十年以上，一時(shí)間Sialon材料的研究風(fēng)靡全球。我國(guó)耐火材料從上世紀(jì)八十年代后，也做了大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)表有關(guān)Sialon材料的文章有幾百篇，北京科技大學(xué)洪彥若、孫加林把這些成果匯編成《非氧化物復(fù)合耐火材料》一書，在2004年已出版.一般Sialon結(jié)合剛玉制品是剛玉材料中引進(jìn)單質(zhì)Si、單質(zhì)Al成型后，在氮化爐中N2氛圍下加熱燒成：

Al+Si+Al₂O₃+N_{2 -}= Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z

Sialon出現(xiàn)已近五十年了，我國(guó)各大專院校研究Sialon產(chǎn)品，國(guó)家已投入數(shù)億元的費(fèi)用，都只是證明了Sialon材料的優(yōu)越性。到目前為止，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家能拿出Sialon結(jié)合剛玉磚產(chǎn)品來(lái)和法國(guó)Savoie公司Sialon結(jié)合剛玉磚質(zhì)量一比高下。

其原因是:不能在高爐使用的大尺寸磚中獲得性能穩(wěn)定、可靠、均勻分布的β-Sialon相。

究其原因，我認(rèn)為我國(guó)研究人員只是在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有原料基礎(chǔ)上做了大量工作，從沒(méi)有人去開(kāi)發(fā)更適合Sialon結(jié)合剛玉磚用的剛玉原料，這就是問(wèn)題的癥結(jié)所在。