矿化剂及煅烧温度对高温氧化铝性能的影响.doc

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1、矿化剂及煅烧温度对高温氧化铝性能的影响红军，穆念孔，王鸿雁1前言　　氢氧化铝在1100～1450℃煅烧大多可以获得含量＞70%的α-Al2O3，而且可以控制α-Al2O3的结晶尺寸。转化开始时生成的α-Al2O3晶体尺寸极小，中位径通常＜0.5μm。通常控制煅烧温度和矿化剂的加入来控制α-Al2O3的结晶粒度。无矿化剂时，回转窑中的温度即使达到1600℃，也不足以使α-Al2O3结晶长大到2μm。若添加矿化剂，可以在较低的温度下得到结晶尺寸＞10μm且可以控制的α-Al2O3，还可以促使α-Al2O3在低

2、温下长大，从而节约能源[1]。煅烧α-Al2O3的矿化剂主要包括H3BO3、NH4Cl、NH4F、AlF3等。矿化剂在煅烧α-Al2O3过程中的作用主要表现在降低煅烧温度、促进α-Al2O3晶型转化和降低α-Al2O3中氧化钠含量。添加1%的矿化剂（占Al2O3含量），可以降低氢氧化铝转化成α-Al2O3的温度，并能加快转化速度，且有利于脱出Al2O3中的钠。采用硼酸矿化剂，焙烧温度在1400～1450℃左右，保温2～3h，其反应式如下：　　Na2O+H3BO3→Na2BO3↑+3H2O。　　加入少量的氯

3、化镁，在焙烧过程中可以更好地除去Na2O，这是α-Al2O3中的钠被盐基置换出来，在1413℃时NaCl蒸发的结果。加入MgCl2煅烧过的氧化铝，虽然有部分氧化镁同时进入刚玉晶格中，经显微镜观察确定，呈极细的等轴晶状的镁铝尖晶石，聚集在氧化铝颗粒之间的接触处。由于氧化镁在氧化铝中是以结合状态存在，所以不会妨碍煅烧α-Al2O3的使用性能和产品特性。用氧化镁纯化工业氧化铝，除降低Na2O含量外，还可作为氧化铝烧成制品调节结晶结构，抑制晶粒长大所需要的形态转化加入物。2不同矿化剂的作用试验中，以工业氧化铝为原

4、料（其中Na2O含量为0.290%），加入不同的矿化剂，经充分混匀后，装入刚玉坩埚，在试验用高温炉中，按一定升温制度煅烧而成，煅烧温度1400℃。从试验结果中，选用了4种具有代表性的高温氧化铝样品作为分析对象进行讨论。煅烧高温氧化铝的主要技术指标见表1。表1  煅烧高温氧化铝的主要技术指标样品编号添加剂/%化学成分/%晶粒度/μmα-Al2O3/%真比重/(g·cm-3)SiO2Fe2O3Na2O10.0.0.2150.70594.83.962硼酸0.0500.0180.1831.67897.23.973

5、盐酸0.0680.0.050.34495.93.944氯化镁0.1020.0.060.45196.93.97　　由表1可知，1）所加的矿化剂具有明显的除钠效果（主要以氧化钠含量为考证对象），随着矿化剂种类不同，除钠效果也有明显的差异。2）矿化剂具有较好的促进α-Al2O3晶型转化的作用，不同的矿化剂作用略有差异。3）α-Al2O3的真比重对矿化剂的依赖性较小，而且个别矿化剂降低了α-Al2O3的真比重。4）不同添加剂对煅烧α-Al2O3的原晶粒度有较大影响。图1中4种产品的电镜照片表明了无添加剂和加入3种

6、不同的添加剂对α-Al2O3原晶粒度的影响。a）  1#样品            b）  2#样品            c）  3#样品            d）  4#样品图1  煅烧高温氧化铝样品的电镜照片　　从图1中可以看出，1#和2#样品的原晶粒度明显大于3#和4#样品，3#和4#在颗粒的团聚体中生成了极为细小的晶体。为了进一步比较其晶体的大小与状态，把3#和4#样品再次放大比例，电镜照片见图2。a）  3#样品            b）  4#样品图2  3#和4#样品放大比例的电镜照片

7、　　由此可见：不同矿化剂对原晶粒度的影响不同，有的明显促进原晶粒度的长大，有的具有良好的抑制晶粒长大的作用，而且，矿化剂对α-Al2O3晶粒的形貌产生一定的影响[2]。3不同煅烧温度对试验结果的影响　　表2列出了相同原料中分别加入一定量的矿化剂、在3个不同温度点（1340、1380、1420℃）时的煅烧结果，1340℃和1380℃焙烧高温氧化铝的晶体形貌见图3。表2  焙烧温度对煅烧高温氧化铝性能的影响矿化剂类别焙烧温度/℃Na2O/%原晶粒度/μmα相/%真比重/(g·cm3)A13400.2620.3

8、8694.83.9313800.2041.52597.23.9614200.1602.42798.53.97B13400.0.34293.13.9113800.0860.35096.23.9514200.0400.40598.03.97C13400.2320.38592.53.9213800.0760.46296.63.9714200.0440.49697.83.98  a)  1340℃          b)  1380℃