矿化剂及煅烧温对高温氧化铝性能的影响

1、矿化剂及煅烧温度对高温氧化铝性能的影响 赵红军，穆念孔，王鸿雁1 前言氢氧化铝在1 1001 450 煅烧大多可以获得含量70%的-Al2O3，而且可以控制-Al2O3的结晶尺寸。转化开始时生成的-Al2O3晶体尺寸极小，中位径通常0.5 m。通常控制煅烧温度和矿化剂的加入来控制-Al2O3的结晶粒度。无矿化剂时，回转窑中的温度即使达到1 600 ，也不足以使-Al2O3结晶长大到2 m。若添加矿化剂，可以在较低的温度下得到结晶尺寸10 m且可以控制的-Al2O3，还可以促使-Al2O3在低温下长大，从而节约能源1。煅烧-Al2O3的矿化剂主要包括H3BO3、NH4Cl、NH4F、AlF3等。

2、矿化剂在煅烧-Al2O3过程中的作用主要表现在降低煅烧温度、促进-Al2O3晶型转化和降低-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-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1 4001 450 左右，保温23 h，其反应式如下：Na2O+ H3BO3 Na2BO3+3H2O。加入少量的氯化镁，在焙烧过程中可以更好地除去Na2O，这是-Al2O3中的钠被盐基置换出来，在1 413 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

3、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-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1 400 。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

4、术指标样品编号添加剂/%化学成分/%晶粒度/m-Al2O3/%真比重/(g·cm-3)SiO2Fe2O3Na2O10.0480.0210.2150.70594.83.962硼酸0.0500.0180.1831.67897.23.973盐酸0.0680.0220.050.34495.93.944氯化镁0.1020.0220.060.45196.93.97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-Al2O3晶型转化的作用，不同的矿化剂作用略有差异。3）-Al2O3的真比重对矿化剂的依

5、赖性较小，而且个别矿化剂降低了- Al2O3的真比重。4）不同添加剂对煅烧-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种不同的添加剂对-Al2O3原晶粒度的影响。a）  1#样品                  b）  2#样品                  c） &

6、#160;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            

7、       b）  4#样品图2  3#和4#样品放大比例的电镜照片由此可见：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-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（1 340、1 380、1 420 ）时的煅烧结果，1 340 和1 380 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

8、/%原晶粒度/m相/%真比重/(g·cm3)A1 3400.2620.38694.83.931 3800.2041.52597.23.961 4200.1602.42798.53.97B1 3400.1980.34293.13.911 3800.0860.35096.23.951 4200.0400.40598.03.97C1 3400.2320.38592.53.921 3800.0760.46296.63.971 4200.0440.49697.83.98   a)  1 340       

9、0;         b)  1 380 图3  不同温度煅烧后的晶体形貌由表2可知，随焙烧温度的升高，煅烧高温氧化铝的检测指标发生规律性变化。即温度越高，除钠效果越好，原晶粒度递增，-Al2O3的转化率和真比重也随之递增。随着温度的升高，晶粒发生了明显增大，并且形态越来越不规则。从SEM图片可以发现：在1 340 温度下焙烧的高温氧化铝一次晶粒小，并且呈较均匀的球状；在1 380 焙烧高温氧化铝一次晶粒明显长大，而且呈不规则的片状。4 结  论4.1 同一原料在相同的煅烧温度下，矿化剂对-Al2O3的产品性能有很大影响，就加快转化速度和提高转化强度而言，NH4F效果最好，就降低生