CN101671167B - 利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，是由含锆量低于64％的锆英砂50-80份、氧化铝粉35-50份、炭素料1-15份和碳酸钠0.2-1.5份制备而成：1，称取锆英砂、氧化铝粉和炭素料，混合均匀加入到电炉中，电压在70-250V，温度在1700-2100℃，原料在高温熔融状态下埋弧融化，取样测量溶液中相关成分达标时熔炼结束；2，在上述溶液中加入碳酸钠原料，然后将电压提高至240V-400V，拉长弧使炉内形成氧化环境，并进行吹氧精炼，经检测，符合电熔锆刚玉产品的色泽标准时结束精炼；3，将第二步精炼合格的溶液浇铸到预先制好的铸型腔内，经保温冷却，得到所需的电熔锆刚玉制品。
Description
技术领域
本发明涉及利用天然矿物原料生产电熔锆刚玉制品的方法，尤其是涉及一种利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法。
背景技术
电熔锆刚玉制品是用于各种玻璃及玻璃制品窑炉的重要基础材料，同时也用于很多工业设备原材料输送时耐磨部位的部件。随着国民经济及相关产业的发展，对玻璃及玻璃制品窑炉用的锆刚玉制品的需求一直呈现稳步增长的势头，但是锆刚玉制品的生产却一直沿用传统的原料配置和加工工艺。公知的电熔锆刚玉制品的生产原料主要是采用高纯度的工业氧化铝粉和高品位的锆英砂(锆英砂中氧化锆的含量大于65％)等，由于我国高品位锆英砂的储量有限，大部分原料均需要从国外(如澳大利亚、新西兰、南非、巴西等国家)进口，同时由于制品化学成份标准的要求，还需要加入大量价格昂贵的脱硅锆或氧化锆来调节制品中氧化锆含量的不足，这些均大大增加了电熔锆刚玉制品的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种替代高品位锆英砂利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，它是由含锆量低于64％的锆英砂原料50-80重量份、工业氧化铝粉35-50重量份、炭素原料1-15重量份和碳酸钠0.2-1.5重量份按照下述步骤制备而成：
第一步，按上述比例称取锆英砂、氧化铝粉和炭素原料，混合均匀后加入到三相电炉中，电压控制在70V-250V，温度控制在1700-2100℃，上述原料在高温熔融状态下埋弧融化并发生还原反应，取样测量溶液中Al2O3＝41-51％，ZrO2＝32-43％，SiO2≤16％，Na2O≤1.5％，杂质含量≤2.5％时熔炼结束；
第二步，在上述制备好的溶液中加入碳酸钠原料，然后将电压提高至240V-400V，拉长弧使炉内形成氧化环境，并将氧抢***溶液进行吹氧精炼，用沾棍方式取样检测，符合电熔锆刚玉产品的色泽标准时结束精炼；
第三步，将第二步精炼合格的溶液浇铸到预先制好的铸型腔内，经保温冷却，得到所需的电熔锆刚玉制品。
所述锆英砂的成分为ZrO220％-64％，SiO278％-35％，TiO2≤0.4％，Fe2O3≤0.75％，余量为杂质。
所述工业氧化铝粉的成分为Al2O398.5％，SiO2≤0.8％，Fe2O3≤0.02％，TiO2≤0.01％，其余为杂质。
所述炭素原料的成分为C 50-100％，SiO20-50％。
所述锆英砂的粒度为0.1-5mm，所述炭素原料的粒度为0.1-5mm。
本发明的优点在于利用低品位的锆英砂为原料，直接生产优质合格的电熔锆刚玉制品，不仅降低了电熔锆刚玉制品行业的生产成本，提高了低品位锆英砂的利用率和附加值，也减少了整个产业链氧化锆及脱硅锆生产过程中的能源消耗，对于合理利用资源，实现人类社会减排节能战略目标具有十分重要的意义。
具体实施方式
本发明所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，它是由成分为ZrO220％-64％，SiO278％-35％，TiO2≤0.4％，Fe2O3≤0.75％，余量为杂质的低品位锆英砂原料620kg(粒度为0.1-0.5mm)、成分为Al2O398.5％，SiO20.8％，Fe2O30.02％，TiO20.01％，其余为杂质的工业氧化铝粉450kg、成分为C 50-100％，SiO20-50％的石墨(也可以用原煤、石油焦等)21kg(粒度为0.1-5mm)和碳酸钠15kg按照下述步骤制备而成：
第一步，按上述重量称取锆英砂、氧化铝粉和石墨，混合均匀后，将其部分混合料置于三相电炉中铺底，然后通电起弧分批逐步加入进行埋弧熔化，三相电炉的电压控制在70V-250V，温度控制在1700-2100℃，待炉内的混合料完全熔化成液体时再将剩余的混合料逐渐缓慢加入炉内，并使炉内形成还原气氛，其反应式为：6SiO2+3C＝6SiO↑+3CO2↑，由于生成的两种物质都是气体并宜于挥发，所以电炉内的溶液纯度很容易实现；取样测量溶液中Al2O3＝(49.5±1)％，ZrO2＝(33.8±1)％，SiO2≤14.5％时熔炼结束；
第二步，在上述制备好的溶液中加入碳酸钠原料，使其与炉内的SiO2发生反应生成玻璃相，然后将电压提高至240V-400V，拉长弧使炉内形成氧化环境，将氧气压力控制在0.01MPa-1.5MPa的范围内将氧抢***溶液进行吹氧精炼，以去除溶液中的残留碳和低熔点化合物；用沾棍方式取样检测，符合电熔锆刚玉产品的色泽标准时结束精炼；
第三步，将第二步精炼合格的溶液浇铸到预先制好的铸型腔内，经保温冷却，得到所需的电熔锆刚玉制品。
按照本发明方法所得的电熔锆刚玉制品的化学成分为：
| Al2O3 | ZrO2 | SiO2 | Na2O | Fe2O3TiO2 | 其它杂质 |
| 49.5％ | 33.8％ | 14.5％ | 1.26％ | 0.25％ | 0.69％ |
采用上述方法，如果要生产33#锆刚玉制品，只需控制炉内溶液中Al2O3＝(47±1)％，ZrO2＝(33±1)％，SiO2≤16％，Na2O≤5％，杂质含量≤2.5％即可。
如果要生产36#锆刚玉制品，只需控制炉内溶液中Al2O3＝(46±1)％，ZrO2＝(36±1)％，SiO2≤14％，Na2O≤1.5％，杂质含量≤2.5％即可。
如果要生产41#锆刚玉制品，只需控制炉内溶液中Al2O3＝(42.5±1)％，ZrO2＝(41±1)％，SiO2≤13％，Na2O≤1.3％，杂质含量≤2.0％即可。
Claims (5)
1.一种利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，其特征在于：它是由含锆量低于64％的锆英砂原料50-80重量份、工业氧化铝粉35-50重量份、炭素原料1-15重量份和碳酸钠0.2-1.5重量份按照下述步骤制备而成：
第一步，按上述比例称取锆英砂、氧化铝粉和炭素原料，混合均匀后加入到三相电炉中，电压控制在70V-250V，温度控制在1700-2100℃，上述原料在高温熔融状态下埋弧融化并发生还原反应，取样测量溶液中Al2O3＝41-51％，ZrO2＝32-43％，SiO2≤16％，Na2O≤1.5％，杂质含量≤2.5％时熔炼结束；
第二步，在上述制备好的溶液中加入碳酸钠原料，然后将电压提高至240V-400V，拉长弧使炉内形成氧化环境，并将氧抢***溶液进行吹氧精炼，用沾棍方式取样检测，符合电熔锆刚玉产品的色泽标准时结束精炼；
第三步，将第二步精炼合格的溶液浇铸到预先制好的铸型腔内，经保温冷却，得到所需的电熔锆刚玉制品。
2.根据权利要求1所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，其特征在于：所述锆英砂的成分为ZrO220％-64％，SiO278％-35％，TiO2≤0.4％，Fe2O3≤0.75％，余量为杂质。
3.根据权利要求1所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，其特征在于：所述工业氧化铝粉的成分为：Al2O398.5％，SiO2≤0.8％，Fe2O3≤0.02％，TiO2≤0.01％，其余为杂质。
4.根据权利要求1所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，其特征在于：所述炭素原料的成分为C 50-100％，SiO20-50％。
5.根据权利要求1所述的利用低品位锆英砂生产电熔锆刚玉制品的方法，其特征在于：所述锆英砂的粒度为0.1-5mm，所述炭素原料的粒度为0.1-5mm。
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