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电熔白刚玉冶炼

发布时间:2015/8/19 15:46:24

白刚玉是以铝氧粉为原料在电弧炉中熔融,然后冷却结晶而成的。在白刚玉的熔炼中,没有还原过程,原料中的杂质都可能留在产品结晶内,因此原料质量的产品质量的影响很大。其中***有害的杂质是氧化钠。为了***或减弱氧化钠的危害,在白刚玉冶炼中采取了三种办法:加石英砂,加氟化铝,铝酸钠冷却偏析。

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),***铝酸钠的生成,见图3-6:

三斜霞石或霞石的系统状态图

石英砂的用量依据铝氧粉中氧化钠含量计算,可掺入铝氧粉中随铝氧粉加入炉内。因***掺合均匀很不容易,所以石英砂常以1比5的比例先与铝氧粉批量混合,然后再分批加入。三斜霞石或霞石对刚玉的影响虽然比铝酸钠小,但是在刚玉中又引进了二氧化硅杂质,形成的三斜霞石或霞石分散残留在刚玉之中也很难选出,对白刚玉产品质量仍有不利影响。

2、加氟化铝法

氟化铝是较稳定的化合物,在高温下不易与碳反应,所以加入氟化铝不会对电极和炉衬造成不良影响。氟化铝进入熔炉后,首先与氧化钠反应,生成氟化钠:2AlF3+3Na2O=Al2O3+6NaF↑

氟化钠同氧化铝之间不起反应。氟化铝与氧化铁和氧化硅有化学反应,但不如与氧化钠的反应活泼。氟化铝加入过量时,可形成冰晶石(3NaF·AlF3)。反应生成的氟化钠***为1700℃,低于熔体的温度,在岗与熔炼过程中有充分挥发的可能。没有挥发掉的氟化钠,在刚玉冷却时会偏析出来。氟化钠溶于水,其残余物还可在水洗工序中除去。虽然加氟化铝可使氧化钠挥发掉,但对操作工人和生产设备都有害处。

3、冷却偏析法

因为铝酸钠的熔点为***0℃,较氧化铝的熔点低,所以冷却时刚玉***结晶出来,面把含铝酸钠较多的熔液留在尚处于液态的中上部位。铝酸钠晶体与刚玉晶体的外观构造不一样,很容易识别(见表3-8),可在出炉后分选除掉。国内外许多工厂***今仍采用冷却偏析和出炉分选的方法。这种工艺要求铝氧粉中氧化钠的含量尽可能少些,***在0.3%以下。



表3-8 白刚玉中主要矿物成分的特征及生成条件
矿物名称化学式晶系熔点℃密度g/cm3显微硬度kg/mm2特征生成条件
物理刚玉α-Al2O3三方20504.02300~2400多呈长板状和菱形的晶体
高铝酸钠Na2O·11Al2O3六方***03.241300~1600六角形板晶羽状集合体,在1300~1700℃,Na2O能逐渐挥发,但晶形不变与铝氧粉中的Na2O含量有关
三斜霞石Na2O·Al2O3·2SiO2三斜2.51

无色,常和单铝酸钠形成固熔体的集合结构含SiO2或加入硅砂时生成
霞石Na2O·Al2O3·2SiO2六方2.61

呈颗粒状同上
单铝酸钠Na2O·Al2O3



无色的圆形晶体
玻璃




与刚玉伴生,呈灰色或褐色并夹杂有高铝酸钠片晶



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