我国高铝矾土的均化与提纯实践

通过重点介绍阳泉矾土矿30余年高铝矾土的设计、生产与技术开发的经验教训,提出了我国高铝矾土的发展方向应该是均化与提纯。     

1600 ℃烧结合成高铝矾土均化料的性能研究

本文研究了四种济源均化铝矾土熟料(82#、86#、88#和90#)的体积密度、显气孔率、化学组成、物相组成、显微结构和荷重软化温度.结果表明:(1)四种铝矾土熟料非常致密,最大显气孔率为1.3％;82#、86#和88#铝矾土熟料的体积密度接近;(2)四种铝矾土熟料的晶相均为刚玉和钛酸铝;从82#到90#铝矾土熟料,Al203含量逐渐增加,玻璃相含量逐渐减少,且玻璃相中SiO2含量逐渐减少,致使玻璃相粘度逐渐降低.(3)82#、86#和88#铝矾土熟料的荷重软化温度(T0.6)分别为1465℃、1529℃和1594℃.     

焦宝石合成均化料的试验研究

以焦宝石碎矿作为主原料,分别配加0、25%、50%质量分数的高铝矾土,设计合成Al2O3质量分数分别为40%、50%、60%的均化料,分别在1 100~1 550℃下煅烧2 h得到均化料熟料。采用XRD分析其物相组成,SEM观察结构和形貌,并检测了常温力学性能,研究焦宝石合成均化料的最佳工艺参数。结果表明:1)以焦宝石为原料,配加高铝矾土,成功合成了w(Al2O3)=40%、50%和60%的均化料;2)XRD与SEM分析发现w(Al2O3)=40%的均化料表面玻璃相多,内部存在发育良好的棒状莫来石,w(Al2O3)=50%和60%的均化料在表面即可观察到大量棒状莫来石,莫来石相晶型发育良好;3)w(Al2O3)=40%、50%和60%的均化料的烧结温度分别为1 450、1 500和1 550℃;4)提高煅烧温度与Al2O3含量均有利于均化料力学性能的改善。     

矾土熟料和矾土均化料的性能及其在高铝浇注料中的应用

对矾土熟料和矾土均化料两种耐火原料的理化性能进行了比较,研究以其为骨料制备的水泥窑用高铝浇注料的性能.结果表明:经过均化提纯工艺制备的矾土均化料较矾土熟料理化性能均一稳定,并基本上克服了后者不同粒度间化学组成差异的问题;与矾土熟料相比,以矾土均化料为骨料制备高铝浇注料具有更好的性能,可以满足更高一级水泥窑用高铝浇注料指标的要求.     

我国高铝矾土创新发展的战略思考

为提高高铝矾土资源综合利用率,并促进产品品位升级,应当采取以下措施:(1)认真治理矿山,做到合法开采、合理开采和分级开采,同时整顿矾土熟料煅烧厂,提高质量,降低能耗,减少污染;(2)自主创新,产学研结合,加快研究开发有中国特色的矾土基优质合成料,包括均质料(w(Al2O3)=50%～80%)、改性料(电熔锆刚玉莫来石和刚玉尖晶石等)和转型料(siAlON和AlON等),并促进产业化生产.     

原料预均化及其在优质矾土生产中的应用

原料预均化的基本原理为“平铺直取”．标准偏差和均化效果是考核均化过程的两个重要指标。标准偏差越小表示物料成分越均匀。原料预均化方式有多种，料仓式原料预均化库综合了各种方式的优点，它具有投资少，密封性好，占地面积小，无粉尘，操作条件和均化效果好等特点。     

原料预均化库系统中取料均化装置的研究与应用

介绍一种安装于普通矩形均化库中的取料均化装置。它具有特征取料功能,并按特定的方式布置,从而使库内物料在自重作用下出库时,流向得以控制。该装置投资省、运行可靠、无电耗,安装容易及维护方便,适用于新建或已建的各种规模的矩形库。     

一种圆库散料无动力均化技术

介绍了一种圆库散料无动力均化机理并结合使用实例说明了该技术的使用效果。     

铝矾土质超低水泥浇注料的强度

本文描述了不同温度和不同时间条件下加入氧化铝-二氧化硅添加剂对铝矾土质超低水泥浇注料强度的影响。     

水泥原料均化理论与提高圆库均化效果的技术途径

通过对原料均化原理的分析，建立了均化效果的理论计算方法，给出了均化系数计算公式Ｋ＝σ１／σ２＝√Ｎ。在此基础上，分析论证了提高圆库均化效果的技术途径，从而为实现低投资型设计方案提供了理论基础和技术途径，并对生料均化，水泥均化及其它物料的均化具有普遍的指导意义。     

以矾土碎矿和煤矸石合成莫来石均质料

采用Ⅰ等高铝矾土碎矿、Ⅱ等高铝矾土碎矿分别与煤矸石配合,并加入活性Al2O3调整m(Al2O3)/m(SiO2),按照矾土基莫来石均质熟料w(Al2O3)=68%～72%的要求,共配成6个混合料,将混合料湿磨至粒度≤0.044mm以均化化学成分,经成型、干燥后分别在1550℃、1600℃、1650℃和1700℃煅烧3h,冷却后测定其显气孔率和体积密度,以确定它们的烧结温度。结果表明:均质料的烧结温度为1700℃;在1700℃烧结制成的矾土基莫来石均质熟料的Al2O3含量为68%～72%,显气孔率<2.5%,体积密度≥2.75g·cm-3,其莫来石晶体发育良好,构成网络结构。同时,还将部分试样分别在800℃、1000℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h,测量其烧后线收缩率和显气孔率,并用XRD分析其相组成,据此分析试样在不同温度下所发生的反应。结果表明,试样在1000～1700℃加热过程中的变化可分为3个阶段:1000～1200℃的一次莫来石形成阶段,1200～1500℃的二次莫来石化阶段,以及1500～1700℃的液相烧结阶段。     

用矾土制备莫来石-高硅氧玻璃材料的研究

用Al2O3含量在57％～62％的矾土制备了一种由莫来石与高硅氧玻璃所构成的材料。在高温下，玻璃转变为高粘度的液相对高温性能有利；低温下，由于高硅氧玻璃的热膨胀系数低，莫来石形成交叉网络结构，有利于提高热震稳定性。这是一种有广泛前途的耐火原料，也为我国二级矾土的开发利用开辟了新途径。     

孝义铝土矿煅烧及碎料的均化烧结利用

对山西孝义储量最多的Al_2O_3含量(w)分别为93%、75%和40%(按烧后组成计算,编号分别为铝93、铝75、铝40)的3种铝土矿块料进行初步的煅烧试验,以确定当地铝土矿适宜的煅烧温度;并重点对当地矿山废弃的粒度<10mm的铝75和铝40碎料的均化烧结利用进行了研究。铝土矿块料的煅烧试验结果表明:铝40、铝75、铝93块料分别在1350℃、1620℃和1600℃保温3h煅烧可以得到性能相对较好的熟料。铝土矿碎料均化烧结利用试验结果表明:采用预先经600℃保温2h的铝75和铝40轻烧碎料,分别按M45、M60、M70三种牌号莫来石的理论Al_2O_3含量配比,并外加4%的SiO_2微粉,经150kN成型,在一定温度下煅烧后,可改性合成为M45、M60、M70矾土基莫来石,其适宜烧成温度分别是1500℃(M45)、1600℃(M60)和1650℃(M70);采用铝75和铝40碎料的轻烧料合成的莫来石性能比直接用生矿合成的好。     

矾土基莫来石料的工业生产实践

以Ⅱ等高铝矾土碎矿(≤3 mm)和煤矸石碎矿(≤3 mm)为原料,按照矾土基莫来石熟料w(Al2O3)=68%~72%的要求,将它们按一定比例混合配制成混合料,接着将混合料湿磨至0.044 mm以均化化学成分,经湿法挤泥成型、烘干后分别在1 550℃、1 600℃和1 700℃煅烧6 h,冷却后测定其显气孔率和体积密度以确定烧结温度。工业生产实践表明:制备矾土基莫来石料适宜的烧成温度约为1 600℃,所得莫来石料的成分均匀、结构均匀、性能稳定。它们的显气孔率≤1.5%、体积密度≥2.81 g.cm-3、荷重软化开始温度为1 610~1 650℃。与实验室结果相比,其烧成温度降低约100℃,且体积密度提高0.06 g.cm-3以上(实验室≥2.75 g.cm-3)。这初步验证了采用本工艺制备矾土基莫来石料的工业可行性。     

以矾土和煤矸石烧结合成刚玉和莫来石

为了提高高铝矾土资源的综合利用率,并促使矾土熟料在质量、品种和价格上升级,以高铝矾土和煤矸石为原料,配制成w(Al2O3)分别为90%、80%、70%和60%的试样,通过均化(细磨、混练)、成型、烘干后,分别在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h煅烧,测定煅烧后试样的显气孔率、体积密度和烧后线变化率,以此确定各试样的烧结温度;还测定了烧结试样的荷重软化开始温度,并采用XRD和SEM分析了烧结试样的相组成和显微结构。结果表明:w(Al2O3)为90%、80%、70%和60%的试样的烧结温度分别为1550℃、1550℃、1700℃和1650℃,各烧结试样的荷重软化开始温度分别为1450℃、1500℃、1600℃和1550℃,并且烧结试样的纯度和密度均很高(w(Al2O3 SiO2)>93.5%,显气孔率<3%)。由于w(Al2O3)为70%和60%的试样在煅烧过程中二次莫来石化较多,玻璃相含量较少,因此其烧结温度相对较高;同时,由于这两个试样烧结后有发育良好的棱柱状莫来石构成的连续的网络结构,因此其荷重软化开始温度相对较高。     

优质矾土熟料生产中的原料均化过程

原料的均化过程是指矿山开采到煅烧之前的各主要环节。它包括矿山搭配开采运输；预均化与贮存；磨细混练压球；各料仓贮放、干燥等工序．承担均化任务量最大的是原料预均化，约占总量的７０％～８０％。原料预均化最优方式为长形料仓式原料预均化库。它具有投资低、占地面积小、作业条件好、粉尘少、均化效果高等优点．     

硅线石对矾土基浇注料性能的影响

以矾土为主要原料,加入硅线石粉、SiO2微粉、活性A l2O3微粉、水泥等制备矾土基浇注料,研究了硅线石加入量(质量分数分别为0、4%、8%和12%)对浇注料常温性能和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:随着硅线石加入量的增加,浇注料的常温强度和体积密度下降,显气孔率增大;在浇注料中加入硅线石有助于提高试样的抗渣侵蚀性能,但加入质量分数大于8%时,试样抗渣侵蚀性能下降,渣渗透深度和侵蚀深度增加;硅线石加入质量分数为4%~8%时,浇注料的综合性能较好。     

CeO2 和MgO助烧剂对矾土基莫来石合成料烧结的影响

以高铝矾土碎矿(w(Al2O3)为75%~84%)和煤矸石(w(Al2O3)约45%)为原料,按矾土基莫来石合成料的设计成分要求(w(Al2O3)为68%~72%)进行配比,于1500~1700℃分别保温3h煅烧合成了矾土基莫来石,并分别研究了助烧剂CeO2和MgO单独加入,CeO2 MgO复合加入,复合加入时CeO2与MgO的比例以及复合加入量对矾土基莫来石合成料烧结性能的影响。结果表明:加入CeO2 MgO复合助烧剂比单独加入CeO2或MgO的促烧结效果要好,当CeO2 MgO外加量为0.75%,CeO2与MgO质量比为1/1时,可使试样的烧结温度降至1600℃(不加助烧剂的为1700℃),得到显气孔率0.9%,体积密度为2.84g·cm-3,荷重软化开始温度为1570℃的合成莫来石;显微结构分析表明,此合成料荷重软化温度较高的原因是发育良好的柱状莫来石构成了交错连锁的网络结构,同时TiO2大部分固溶在莫来石晶体中。     

纤维增强莫来石隔热材料的研制

引入耐火纤维,在相对简单的工艺条件下研制了纤维增强莫来石隔热材料。研究表明,耐火纤维的加入可提高制品的强度,通过加入高温膨胀剂以及添加物,采用合适的工艺,可制得性能优良的莫来石隔热材料。