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      電熔白剛玉冶煉

      發布時間:2015/8/19 15:46:24

      白剛玉是以鋁氧粉為原料在電弧爐中熔融,然后冷卻結晶而成的。在白剛玉的熔煉中,沒有還原過程,原料中的雜質都可能留在產品結晶內,因此原料質量的產品質量的影響很大。其中***有害的雜質是氧化鈉。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,見圖3-6:

      三斜霞石或霞石的系統狀態圖

      石英砂的用量依據鋁氧粉中氧化鈉含量計算,可摻入鋁氧粉中隨鋁氧粉加入爐內。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。三斜霞石或霞石對剛玉的影響雖然比鋁酸鈉小,但是在剛玉中又引進了二氧化硅雜質,形成的三斜霞石或霞石分散殘留在剛玉之中也很難選出,對白剛玉產品質量仍有不利影響。

      2、加氟化鋁法

      氟化鋁是較穩定的化合物,在高溫下不易與碳反應,所以加入氟化鋁不會對電極和爐襯造成不良影響。氟化鋁進入熔爐后,首先與氧化鈉反應,生成氟化鈉:2AlF3+3Na2O=Al2O3+6NaF↑

      氟化鈉同氧化鋁之間不起反應。氟化鋁與氧化鐵和氧化硅有化學反應,但不如與氧化鈉的反應活潑。氟化鋁加入過量時,可形成冰晶石(3NaF·AlF3)。反應生成的氟化鈉***為1700℃,低于熔體的溫度,在崗與熔煉過程中有充分揮發的可能。沒有揮發掉的氟化鈉,在剛玉冷卻時會偏析出來。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掉,但對操作工人和生產設備都有害處。

      3、冷卻偏析法

      因為鋁酸鈉的熔點為***0℃,較氧化鋁的熔點低,所以冷卻時剛玉***結晶出來,面把含鋁酸鈉較多的熔液留在尚處于液態的中上部位。鋁酸鈉晶體與剛玉晶體的外觀構造不一樣,很容易識別(見表3-8),可在出爐后分選除掉。國內外許多工廠***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。



      表3-8 白剛玉中主要礦物成分的特征及生成條件
      礦物名稱化學式晶系熔點℃密度g/cm3顯微硬度kg/mm2特征生成條件
      物理剛玉α-Al2O3三方20504.02300~2400多呈長板狀和菱形的晶體
      高鋁酸鈉Na2O·11Al2O3六方***03.241300~1600六角形板晶羽狀集合體,在1300~1700℃,Na2O能逐漸揮發,但晶形不變與鋁氧粉中的Na2O含量有關
      三斜霞石Na2O·Al2O3·2SiO2三斜2.51

      無色,常和單鋁酸鈉形成固熔體的集合結構含SiO2或加入硅砂時生成
      霞石Na2O·Al2O3·2SiO2六方2.61

      呈顆粒狀同上
      單鋁酸鈉Na2O·Al2O3



      無色的圓形晶體
      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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