CN101007730A - 精炼铝炉用刚玉－尖晶石质耐火材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐火材料技术领域的精炼铝炉用刚玉－尖晶石质耐火材料及其生产方法。所述材料其组分及其重量百分比如下：白刚玉55～60％，镁铝尖晶石10％～30％，电熔镁砂5～10％，α－氧化铝微粉10％～20％。按照重量百分比混料，先加入原料中颗粒粒度为3～1mm和1～0.5mm的白刚玉以及颗粒粒度为1～0.5mm的镁铝尖晶石搅拌，同时加入占所配物料2％重量百分比的木质磺酸钙溶液作为添加剂，混合后加入180目的白刚玉、0.5～0mm和180目的镁铝尖晶石、电熔镁砂以及α－氧化铝微粉，再加入占所配物料3％重量百分比的木质磺酸钙溶液，继续混合，然后压制成型，烘干，保温。本发明不易被铝熔体还原，减少铝熔体中的夹杂物，提高铝纯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料技术领域的生产方法，特别是一种精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料及其生产方法。
背景技术
铝是用量仅次于钢铁的第二大金属材料，广泛应用于航空航天、交通运输、电子电气、轻工建材等领域。目前我国铝产品质量不高，现用高性能铝材主要依赖进口。其中，铝熔体的纯净度水平不高，材料的冶金质量差，净化效果不稳定，是我国铝材性能难以提高的重要原因之一。国内产品与国外产品质量的差距主要在于产品中杂质元素、气体和非金属夹杂含量偏高。
铝熔体中的夹杂物主要来源于铝熔体与炉气中的N2、O2、H2O、CO等气体以及耐火材料和熔剂的接触反应。耐火材料与铝熔体和熔剂等接触反应是铝熔体中夹杂的主要来源之一，铝熔体中夹杂的存在，会影响到铝材或铝合金的产品质量。铝熔体的精炼用耐火材料大多数以高铝质为主的定型制品和不定形耐火材料为主，这些高铝质耐火材料主要应用在铝熔体用熔炼炉、静置炉(保温炉)、流槽等部位。
经对现有技术的文献检索发现，赵士明等在《耐火材料》(2006年，第五期，第392-394页)发表的“铝熔炼炉用特种高铝砖的抗侵蚀性研究”，该文中提出高铝砖用于铝熔炼并研究了高铝砖的抗侵蚀性能。其不足在于：高铝砖含有二氧化硅，使用过程中能够被金属铝还原，影响金属铝液的化学成份。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料及其生产方法，使其不易被铝熔体还原，从而减少铝熔体中的夹杂物，提高铝纯度。
本发明是通过以下技术方案实现的，所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其组分及其重量百分比如下：白刚玉55～60％，镁铝尖晶石10％～30％，电熔镁砂5～10％，α-氧化铝微粉10％～20％。
所述白刚玉，其颗粒粒度有三种：3～1mm、1～0.5mm和180目。
所述镁铝尖晶石，其颗粒粒度为1～0.5mm、0.5～0mm和180目。
所述电熔镁砂，其颗粒粒度为180目。
所述白刚玉，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥98.5，SiO2≤0.25，Fe2O3≤0.3，K2O+Na2O≤0.3。
所述镁铝尖晶石，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥60，MgO≥27。
所述电熔镁砂，其包含的组分及重量百分比：MgO≥98，CaO≤1.2，SiO2≤0.6。
所述α-氧化铝微粉，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥98.5，SiO2≤0.2，Fe2O3≤0.08，K2O+Na2O≤0.55。
本发明还提供上述精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的生产方法，具体为：以白刚玉、镁铝尖晶石、电熔镁砂、α-氧化铝微粉为原料，按照上述原料的重量百分比混料，混料时先加入原料中颗粒粒度为3～1mm和1～0.5mm的白刚玉以及颗粒粒度为1～0.5mm的镁铝尖晶石搅拌，同时加入占所配物料2％重量百分比的木质磺酸钙溶液作为添加剂，混合2～3分钟后加入180目的白刚玉、0.5～0mm和180目的镁铝尖晶石、电熔镁砂以及α-氧化铝微粉，再加入占所配物料3％重量百分比的木质磺酸钙溶液，继续混合，然后压制成型，烘干，保温，得到所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料。
所述木质磺酸钙溶液密度为1.15～1.20g/cm3。
所述继续混合，其时间为8～10分钟。
所述压制成型，是指：用150Mpa压力压制成长125mm宽25mm和高25mm的样条。
所述烘干，是指：在110℃～120℃烘干24小时。
所述保温，是指：在1650℃下保温3个小时。
本发明预先加入镁铝尖晶石，烧结过程中由电熔镁砂与氧化铝微粉反应生成一部分镁铝尖晶石，形成刚玉-尖晶石质耐火材料。镁铝尖晶石具有熔点高，常温高温强度高，热膨胀系数低，导热性能好，抗化学侵蚀能力强的特点，是一种优质的耐火材料原料。经实验表明，所得试样的常温抗折强度均大于26.5Mpa，常温耐压强度大于70Mpa，气孔率小于20％，体积密度大于2.95g/cm3，线膨胀率小于1.2％。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的组分重量百分比：白刚玉：3～1mm45％，1～0.5mm5％，180目5％，镁铝尖晶石：1～0.5mm5％，0.5～0mm10％；α-氧化铝微粉20％；电熔镁砂180目10％。
首先混料，混料时，先加占所配物料重量百分比为2％的木质磺酸钙溶液添加剂混合粒度0.5mm以上的颗粒，待混合均匀后，再加入颗粒粒度0.5mm以下的原料和占所配物料重量百分比为3％的木质磺酸钙溶液添加剂，继续混合约8～10分钟，混好后，用150Mpa压力压制成125mm×25mm×25mm的样条，120℃烘干24小时后，在1650℃下保温三个小时烧成。
所得试样的常温物理性能：常温抗折强度为29.50MPa，常温耐压强度为102.93MPa，气孔率为20.17％，体积密度为2.95g/cm3，线变化率为1.07％。
实施例2：
精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的组分重量百分比：称取白刚玉：3～1mm45％，1～0.5mm10％，180目5％；镁铝尖晶石：1～0.5mm5％，0.5～0mm5％；α-氧化铝微粉20％；电熔镁砂180目10％。
首先混料，混料时，先加占所配物料重量百分比为2％的木质磺酸钙溶液添加剂混合粒度0.5mm以上的颗粒，待混合均匀后，再加入颗粒粒度0.5mm以下的原料和占所配物料重量百分比为3％的木质磺酸钙溶液添加剂，继续混合约8～10分钟。混好后用150Mpa压力压制成125mm×25mm×25mm的样条，120℃烘干24小时后，在1650℃下保温三个小时烧成。
所得试样的常温物理性能：常温抗折强度为21.55MPa，常温耐压强度为63.77MPa，气孔率为19.53％，体积密度为2.93g/cm3，线变化率为0.98％。
实施例3：
精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的组分重量百分比：称取白刚玉：3～1mm45％，1～0.5mm5％，180目5％；镁铝尖晶石：1～0.5mm5％，0.5～0mm10％，180目5％；α-氧化铝微粉16.5％；电熔镁砂180目8.5％。
首先混料，混料时，先加占所配物料重量百分比为2％的木质磺酸钙溶液添加剂混合粒度0.5mm以上的颗粒，待混合均匀后，再加入颗粒粒度0.5mm以下的原料和占所配物料重量百分比为3％的木质磺酸钙溶液剂，继续混合约8～10分钟。混好后用150Mpa压力压制成125mm×25mm×25mm的样条，120℃烘干24小时后，在1650℃下保温三个小时烧成。
所得试样的常温物理性能：常温抗折强度为27.27MPa，常温耐压强度为91.30MPa，气孔率为19.42％，体积密度为2.99g/cm3，线变化率为1.11％。
实施例4：
精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的组分重量百分比：称取白刚玉：3～1mm45％，1～0.5mm5％，180目5％；镁铝尖晶石：1～0.5mm5％，0.5～0mm10％，180目15％；α-氧化铝微粉10％；电熔镁砂180目5％。
首先混料，混料时，先加占所配物料重量百分比为2％的木质磺酸钙溶液添加剂混合粒度0.5mm以上的颗粒，待混合均匀后，再加入颗粒粒度0.5mm以下的原料和占所配物料重量百分比为3％的木质磺酸钙溶液添加剂，继续混合约8～10分钟。混好后用150Mpa压力压制成125mm×25mm×25mm的样条，120℃烘干24小时后，在1650℃下保温三个小时烧成。
所得试样的常温物理性能：常温抗折强度为28.11MPa，常温耐压强度为79.70MPa，气孔率为19.31％，体积密度为3.05g/cm3，线变化率为0.88％。
Claims (10)
1、一种精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其特征在于，其组分及其重量百分比如下：白刚玉55～60％，镁铝尖晶石10％～30％，电熔镁砂5～10％，α-氧化铝微粉10％～20％。
2、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其特征是，所述白刚玉，其颗粒粒度有三种：3～1mm、1～0.5mm和180目；
所述白刚玉，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥98.5，SiO2≤0.25，Fe2O3≤0.3，K2O+Na2O≤0.3。
3、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其特征是，所述镁铝尖晶石，其颗粒粒度为1～0.5mm、0.5～0mm和180目；
所述镁铝尖晶石，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥60，MgO≥27。
4、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其特征是，所述电熔镁砂，其颗粒粒度为180目；
所述电熔镁砂，其包含的组分及重量百分比：MgO≥98，CaO≤1.2，SiO2≤0.6。
5、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料，其特征是，
所述α-氧化铝微粉，其包含的组分及重量百分比：Al2O3≥98.5，SiO2≤0.2，Fe2O3≤0.08，K2O+Na2O≤0.55。
6、一种如权利要求1所述得精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的制备方法，其特征在于，以白刚玉、镁铝尖晶石、电熔镁砂、α-氧化铝微粉为原料，按照原料的重量百分比混料，混料时先加入原料中颗粒粒度为3～1mm和1～0.5mm的白刚玉以及颗粒粒度为1～0.5mm的镁铝尖晶石搅拌，同时加入占所配物料2％重量百分比的木质磺酸钙溶液作为添加剂，混合后加入180目的白刚玉、0.5～0mm和180目的镁铝尖晶石、电熔镁砂以及α-氧化铝微粉，再加入占所配物料3％重量百分比的木质磺酸钙溶液，继续混合，然后压制成型，烘干，保温，得到所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料。
7、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉～尖晶石质耐火材料的制备方法，其特征是，所述木质磺酸钙溶液密度为1.15～1.20g/cm3。
8、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的制备方法，其特征是，所述压制成型，是指：用150Mpa压力压制成长125mm宽25mm和高25mm的样条。
9、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的制备方法，其特征是，所述烘干，是指：在110℃～120℃烘干24小时。
10、根据权利要求1所述的精炼铝炉用刚玉-尖晶石质耐火材料的制备方法，其特征是，所述保温，是指：在1650℃下保温3个小时。
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