[發明專利]一種低氧化鈉雜質含量α相氧化鋁的制備方法

有效

• 申請號: 201711306821.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108190930B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 劉學新;李文
• 申請（專利權）人: 湖北斯曼新材料有限公司
• 主分類號: C01F7/46
• 分類號: C01F7/46
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明公開了一種低氧化鈉雜質含量α相氧化鋁的制備方法，其特征在于，步驟為：a.將二氧化硅砂子、礦化劑加入氧化鈉質量含量≤0.50％的γ氧化鋁細粉中，在700?1000℃的高溫窯爐中預處理3?4h；b.將高溫窯爐中熱處理溫度提高到1200℃?1500℃后保溫1?10h，得到氧化鈉質量含量≤0.20％的α相氧化鋁。本發明可以在700?1000℃范圍內顯著去除氧化鋁中的雜質氧化鈉成分，低至0.2％以下。最終得到產物中氧化鈉含量0.03?0.20％、α相氧化鋁轉化率93?96.5％。

技術領域

本發明涉及α氧化鋁制備的技術領域，具體地指一種低氧化鈉雜質含量α相氧化鋁的制備方法。

背景技術

α氧化鋁微粉是高性能不定型耐火材料和定型耐火材料產品的重要原料，其α相具有極高的高溫穩定性，在高溫條件下與耐火材料中的其他原料形成陶瓷結合，強化了耐火材料的機械性能、抗侵蝕性、耐磨性性能。α氧化鋁微粉以α氧化鋁細粉為原料通過研磨得到。低氧化鈉含量的α氧化鋁細粉以工業γ氧化鋁細粉為主要原料，通過高溫煅燒的方式將γ相氧化鋁晶體轉化成高溫穩定的α相氧化鋁，同時很好地降低煅燒后的雜質含量。

在實際生產中，工業γ相氧化鋁原料含有較高的雜質氧化鈉成分，一般在0.4％左右，這種氧化鈉成分會帶來兩個負面影響：其一，由于氧化鈉成分的存在，高溫煅燒時會生成β相氧化鋁，顯著降低α相含量，降低煅燒后氧化鋁的高溫穩定性，反應方程為：11Al₂O₃+Na₂O＝Na₂O·11Al₂O₃(β相氧化鋁)。其二，氧化鈉成分的存在，在高溫使用時，會與耐火材料中的其他原料成分反應生成低熔點物相，降低耐火材料的高溫使用性能，惡化產品的使用壽命。

目前，現有的α氧化鋁生產工藝主要采取礦化劑除雜法，在煅燒的過程中去除氧化鈉成分。其工藝方面存在不足：其一，氧化鈉在高溫區脫出后，以蒸汽的形式排除，但是由于熱工窯爐存在不同高溫區，當氧化鈉蒸汽流經低溫區時，部分氧化鈉蒸汽又會冷凝下來重新回到原料中去，造成脫不干凈的結果。其二，去除氧化鈉雜質所用的礦化劑，在高溫區會同時影響氧化鋁的α相轉化率和晶體粒度，二者在相近的溫區反應，會造成除雜與專相的相互影響，增加工藝控制難度，最終影響煅燒獲得的α氧化鋁產品的質量穩定性。

因此，需要一種既能有效除去氧化鈉、又不影響最終α氧化鋁產品性能的α氧化鋁的工藝方法。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種既能有效除去氧化鈉、又不影響最終α氧化鋁產品性能的α氧化鋁的工藝方法。

本發明的技術方案為：一種低氧化鈉雜質含量α相氧化鋁的制備方法，其特征在于，步驟為：

a.將二氧化硅砂子、礦化劑加入氧化鈉質量含量≤0.50％的γ氧化鋁細粉中，在700-1000℃的高溫窯爐中預處理3-4h；

b.將高溫窯爐中熱處理溫度提高到1200℃-1500℃后保溫1-10h，得到氧化鈉質量含量≤0.20％的α相氧化鋁。得到產物中氧化鈉含量0.03-0.20％、α相氧化鋁轉化率93-96.5％。

上述方案根據熱力學和動力學反應原理，通過二氧化硅砂子除鈉，可以在較低的700℃-1000℃溫度范圍內，通過固相燒結化學反應，將氧化鋁中的雜質氧化鈉成分與二氧化硅砂子反應，生成的反應產物包括硅酸鈉、鈉長石、霞石中一種或幾種，緊緊地熔融在二氧化硅砂子表面。在高溫燒結期間，熔融了氧化鈉成分的二氧化硅砂子不參與α氧化鋁的轉相和晶粒生長過程，煅燒完畢后，通過篩分去除含有氧化鈉的二氧化硅砂子，即可避免氧化鈉的再次回流。使用過的二氧化硅砂還可以見過處理后再次循環利用，實現低成本高效的使用。本方案具有除雜穩定不回留的特點，可以將氧化鈉成分降低到0.2％以下，滿足不同的要求，其反應原理如下方程所示：