電熔白剛玉冶煉
發(fā)布時(shí)間:2015/8/19 15:46:24
白剛玉是以鋁氧粉為原料在電弧爐中熔融,然后冷卻結(jié)晶而成的。在白剛玉的熔煉中,沒(méi)有還原過(guò)程,原料中的雜質(zhì)都可能留在產(chǎn)品結(jié)晶內(nèi),因此原料質(zhì)量的產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。其中***有害的雜質(zhì)是氧化鈉。為了***或減弱氧化鈉的危害,在白剛玉冶煉中采取了三種辦法:加石英砂,加氟化鋁,鋁酸鈉冷卻偏析。
1、加石英砂法
加石英砂的目的是形成三斜霞石或霞石(Na2O·Al2O3·SiO2),***鋁酸鈉的生成,見(jiàn)圖3-6:
石英砂的用量依據(jù)鋁氧粉中氧化鈉含量計(jì)算,可摻入鋁氧粉中隨鋁氧粉加入爐內(nèi)。因***摻合均勻很不容易,所以石英砂常以1比5的比例先與鋁氧粉批量混合,然后再分批加入。三斜霞石或霞石對(duì)剛玉的影響雖然比鋁酸鈉小,但是在剛玉中又引進(jìn)了二氧化硅雜質(zhì),形成的三斜霞石或霞石分散殘留在剛玉之中也很難選出,對(duì)白剛玉產(chǎn)品質(zhì)量仍有不利影響。
2、加氟化鋁法
氟化鋁是較穩(wěn)定的化合物,在高溫下不易與碳反應(yīng),所以加入氟化鋁不會(huì)對(duì)電極和爐襯造成不良影響。氟化鋁進(jìn)入熔爐后,首先與氧化鈉反應(yīng),生成氟化鈉:2AlF3+3Na2O=Al2O3+6NaF↑
氟化鈉同氧化鋁之間不起反應(yīng)。氟化鋁與氧化鐵和氧化硅有化學(xué)反應(yīng),但不如與氧化鈉的反應(yīng)活潑。氟化鋁加入過(guò)量時(shí),可形成冰晶石(3NaF·AlF3)。反應(yīng)生成的氟化鈉***為1700℃,低于熔體的溫度,在崗與熔煉過(guò)程中有充分揮發(fā)的可能。沒(méi)有揮發(fā)掉的氟化鈉,在剛玉冷卻時(shí)會(huì)偏析出來(lái)。氟化鈉溶于水,其殘余物還可在水洗工序中除去。雖然加氟化鋁可使氧化鈉揮發(fā)掉,但對(duì)操作工人和生產(chǎn)設(shè)備都有害處。
3、冷卻偏析法
因?yàn)殇X酸鈉的熔點(diǎn)為***0℃,較氧化鋁的熔點(diǎn)低,所以冷卻時(shí)剛玉***結(jié)晶出來(lái),面把含鋁酸鈉較多的熔液留在尚處于液態(tài)的中上部位。鋁酸鈉晶體與剛玉晶體的外觀構(gòu)造不一樣,很容易識(shí)別(見(jiàn)表3-8),可在出爐后分選除掉。國(guó)內(nèi)外許多工廠***今仍采用冷卻偏析和出爐分選的方法。這種工藝要求鋁氧粉中氧化鈉的含量盡可能少些,***在0.3%以下。
礦物名稱 | 化學(xué)式 | 晶系 | 熔點(diǎn)℃ | 密度g/cm3 | 顯微硬度kg/mm2 | 特征 | 生成條件 |
物理剛玉 | α-Al2O3 | 三方 | 2050 | 4.0 | 2300~2400 | 多呈長(zhǎng)板狀和菱形的晶體 | |
高鋁酸鈉 | Na2O·11Al2O3 | 六方 | ***0 | 3.24 | 1300~1600 | 六角形板晶羽狀集合體,在1300~1700℃,Na2O能逐漸揮發(fā),但晶形不變 | 與鋁氧粉中的Na2O含量有關(guān) |
三斜霞石 | Na2O·Al2O3·2SiO2 | 三斜 | 2.51 | 無(wú)色,常和單鋁酸鈉形成固熔體的集合結(jié)構(gòu) | 含SiO2或加入硅砂時(shí)生成 | ||
霞石 | Na2O·Al2O3·2SiO2 | 六方 | 2.61 | 呈顆粒狀 | 同上 | ||
單鋁酸鈉 | Na2O·Al2O3 | 無(wú)色的圓形晶體 | |||||
玻璃 | 與剛玉伴生,呈灰色或褐色并夾雜有高鋁酸鈉片晶 |
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