烧结合成系列矾土基均质料的研究

摘要

本课题立足我国丰富的高铝矾土资源特点，以高铝矾土为基料，部分配以适量煤矸石，必需时加入少量Al203微调成份，采用均化工艺和高温烧成对制备Al203含量为60．90wt．％的系列矾土基均质料进行了研究。 以不同等级高铝矾土为原料，制备出组成均匀、结构均匀和性能稳定的系列均质料。Al203含量～90wt.％和～80wt.％刚玉质均质料的烧结温度为1550℃，气孔率<25％，体积密度分别为3.45g/cm3和3.29g/cm3；Al203含量～70wt.％和～60wt.％莫来石质均质料的烧结温度分别为1700℃和1650℃，气孔率<25％，体积密度分别为2.75g/cm3和2.64g/cm3。其中，Al203含量～90wt.％刚玉质均质料的指标达到国际先进水平，莫来石质均质料的指标达到国内先进水平；制备莫来石质均质料的烧结温度及荷重软化点(1530、1580℃)高于刚玉质均质料(1450、1500℃)，这主要因为前者二次莫来石化较多以及显微结构特征为发育良好的莫来石构成交错连续的网络结构。 研究了以Ⅱ等高铝矾土为原料，加入适量煤矸石以及需要时加入活性Al203微调来提高纯度，制备出Al203含量为68.72wt.％、Al203/Si02比为2.68：3.18系列和Al203含量为58.62wt.％的矾土基莫来石均质料。其烧结温度分别为1700℃和1650℃，气孔率<25％，体积密度为2.66－2.75g/cm3，荷重软化点(T0.6:O.2MPa，0.6％，下同)分别为～1605℃和～1550℃，指标达到国际先进水平。得出了只要控制好原料化学组成(Al203含量、Al203/Si02比和杂质含量)，采用均化工艺和适当高温烧结即可制得矾土基莫来石均质料的结论。Al203含量为68.72wt.％的均质料所用高铝矾土Al203≥72wt.％、Ti02≤3.5wt.％和Fe203≤2.5wt.％；Al203含量为58.62wt.％的均质料所用高铝矾土的Al203≥62wt.％、Ti02≤3.0wt.％和Fe203≤2.0wt.％。从而充分利用Ⅱ等高铝矾土和碎矿，促进高铝矾土熟料质量、档次和价格的提高。采用湿法真空挤泥工艺制备Al203含量为68.72wt．％矾土基莫来石均质料的工业生产实践(5000Kg)表明，其烧结温度为16∞℃时，均质料的气孔率<1.0％、体积密度≥2.81g/cm3，荷重软化点为1610℃，性能指标稳定，初步验证了本工艺方案的工业可行性。 为降低烧结温度、节约能源和降低生产成本，研究了加入Ce02和MgO助烧结剂对制备矾土基莫来石均质料烧结性能的影响。初步验证了加入复合助烧结剂CeO2/MgO的工业可行性。 研究了以高铝矾土为原料，部分加入适量煤矸石，制备Al203含量为68．72wt．％的均质料在1000、1700℃加热过程的变化。结果表明：其加热过程变化可分为三个阶段：一次莫来石已经形成(1000、1200℃)、二次莫来石化阶段(12∞．15∞℃)和液相烧结阶段(1500、1700℃)。随温度升高，莫来石晶体发育不断完善：从初始(1200℃)呈发育不完善的片状，到莫来石化完成时(1500℃)呈针状或细条状，直至烧结温度(1700℃)得到发育完善长大的柱状莫来石晶体，构成交错连续的网络结构。加入复合助烧结剂CeO2/MgO后，其加热过程变化与不加助烧结剂相一致，只是莫来石化完成温度和烧结温度都降低100℃，并保持其显微结构与不加助烧结试样相一致，说明加入CeO2/MgO具有促进莫来石化和莫来石晶体生长发育的作用。

目录

文摘

英文文摘

1.引言

2文献综述

3.实验

4.高铝矾土烧结制备均质料的研究

5.制备矾土基莫来石均质料的研究

6.助烧结剂对制备矾土基莫来石均质料烧结性能的影响

7.制备矾土基莫来石均质料加热过程的变化

8.制备矾土基莫来石均质料的工业生产实践

9结论

附件

参考文献

致 谢

在学研究成果