[发明专利]一种低氧化钠杂质含量α相氧化铝的制备方法

说明书

本发明公开了一种低氧化钠杂质含量α相氧化铝的制备方法，其特征在于，步骤为：a.将二氧化硅砂子、矿化剂加入氧化钠质量含量≤0.50％的γ氧化铝细粉中，在700‑1000℃的高温窑炉中预处理3‑4h；b.将高温窑炉中热处理温度提高到1200℃‑1500℃后保温1‑10h，得到氧化钠质量含量≤0.20％的α相氧化铝。本发明可以在700‑1000℃范围内显著去除氧化铝中的杂质氧化钠成分，低至0.2％以下。最终得到产物中氧化钠含量0.03‑0.20％、α相氧化铝转化率93‑96.5％。

技术领域

本发明涉及α氧化铝制备的技术领域，具体地指一种低氧化钠杂质含量α相氧化铝的制备方法。

背景技术

α氧化铝微粉是高性能不定型耐火材料和定型耐火材料产品的重要原料，其α相具有极高的高温稳定性，在高温条件下与耐火材料中的其他原料形成陶瓷结合，强化了耐火材料的机械性能、抗侵蚀性、耐磨性性能。α氧化铝微粉以α氧化铝细粉为原料通过研磨得到。低氧化钠含量的α氧化铝细粉以工业γ氧化铝细粉为主要原料，通过高温煅烧的方式将γ相氧化铝晶体转化成高温稳定的α相氧化铝，同时很好地降低煅烧后的杂质含量。

在实际生产中，工业γ相氧化铝原料含有较高的杂质氧化钠成分，一般在0.4％左右，这种氧化钠成分会带来两个负面影响：其一，由于氧化钠成分的存在，高温煅烧时会生成β相氧化铝，显著降低α相含量，降低煅烧后氧化铝的高温稳定性，反应方程为：11Al₂O₃+Na₂O＝Na₂O·11Al₂O₃(β相氧化铝)。其二，氧化钠成分的存在，在高温使用时，会与耐火材料中的其他原料成分反应生成低熔点物相，降低耐火材料的高温使用性能，恶化产品的使用寿命。

目前，现有的α氧化铝生产工艺主要采取矿化剂除杂法，在煅烧的过程中去除氧化钠成分。其工艺方面存在不足：其一，氧化钠在高温区脱出后，以蒸汽的形式排除，但是由于热工窑炉存在不同高温区，当氧化钠蒸汽流经低温区时，部分氧化钠蒸汽又会冷凝下来重新回到原料中去，造成脱不干净的结果。其二，去除氧化钠杂质所用的矿化剂，在高温区会同时影响氧化铝的α相转化率和晶体粒度，二者在相近的温区反应，会造成除杂与专相的相互影响，增加工艺控制难度，最终影响煅烧获得的α氧化铝产品的质量稳定性。

因此，需要一种既能有效除去氧化钠、又不影响最终α氧化铝产品性能的α氧化铝的工艺方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种既能有效除去氧化钠、又不影响最终α氧化铝产品性能的α氧化铝的工艺方法。

本发明的技术方案为：一种低氧化钠杂质含量α相氧化铝的制备方法，其特征在于，步骤为：

a.将二氧化硅砂子、矿化剂加入氧化钠质量含量≤0.50％的γ氧化铝细粉中，在700-1000℃的高温窑炉中预处理3-4h；

b.将高温窑炉中热处理温度提高到1200℃-1500℃后保温1-10h，得到氧化钠质量含量≤0.20％的α相氧化铝。得到产物中氧化钠含量0.03-0.20％、α相氧化铝转化率93-96.5％。

上述方案根据热力学和动力学反应原理，通过二氧化硅砂子除钠，可以在较低的700℃-1000℃温度范围内，通过固相烧结化学反应，将氧化铝中的杂质氧化钠成分与二氧化硅砂子反应，生成的反应产物包括硅酸钠、钠长石、霞石中一种或几种，紧紧地熔融在二氧化硅砂子表面。在高温烧结期间，熔融了氧化钠成分的二氧化硅砂子不参与α氧化铝的转相和晶粒生长过程，煅烧完毕后，通过筛分去除含有氧化钠的二氧化硅砂子，即可避免氧化钠的再次回流。使用过的二氧化硅砂还可以见过处理后再次循环利用，实现低成本高效的使用。本方案具有除杂稳定不回留的特点，可以将氧化钠成分降低到0.2％以下，满足不同的要求，其反应原理如下方程所示：