專利名稱：?jiǎn)尉傆竦纳a(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁的氧化物的生產(chǎn)方法。
傳統(tǒng)的單晶剛玉生產(chǎn)方法是采用鋁礬土、黃鐵礦和含碳物質(zhì)為原料，原料混合后送入電弧爐熔煉，在高溫下?tīng)t內(nèi)發(fā)生下述反應(yīng)
熔煉完成后，爐內(nèi)溶液中主要產(chǎn)物為Al2O3、Al2S3、ReS-雜質(zhì)硫化物。將溶液緩冷，剛玉單晶體自溶液中析出，形成含有剛玉單晶體的熔塊，然后加入水，發(fā)生水解反應(yīng)，主要反應(yīng)如下
分離Al(OH)3后，得到剛玉單晶體，即α-Al2O3傳統(tǒng)生產(chǎn)方法因使用了黃鐵礦，在熔煉過(guò)程中會(huì)分解、蒸發(fā)產(chǎn)生大量的SO2有害氣體，熔塊在水解過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的H2S有害氣體。此外，熔煉完成后，爐內(nèi)溶液溫度較單晶剛玉的熔點(diǎn)低很多，剛玉晶體的長(zhǎng)大較困難。
本發(fā)明的目的在于，提供一種新的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，該方法在原料中不使用黃鐵礦或含硫物質(zhì)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生有害氣體，而且剛玉晶體的長(zhǎng)大較傳統(tǒng)方法容易。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的A、一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，所用原料為鋁礬土、含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
在上述的生產(chǎn)方法中，所述的鋁礬土品位為含Al2O3量≥50%;所述的含碳物質(zhì)按每份鋁礬土用純碳0.06～0.5份配重;所述的原料中還可加入0～1份的鐵。
B、另一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，所用原料為氧化鋁、含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
在上述的生產(chǎn)方法中，所述的含碳物質(zhì)按每份氧化鋁用純碳0.015～0.3份配重，所述的原料中還加入0～0.2份的鐵。
C、還有一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，所用原料為多晶體α-Al2O3含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
在上述的生產(chǎn)方法中，所述的含碳物質(zhì)按每份多晶體α-Al2O3用純碳0.015～0.4份配重;所述的原料中還可加入0～0.5份的鐵。
在以上所述的三種生產(chǎn)方法中，所述的單晶體的分離可以采用如下兩種方法中的任一種方法1、在所述熔塊溫度大于600C的條件下，使熔塊與水反應(yīng)，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用機(jī)械篩分法、或酸溶解法、或堿溶解法，分離出Al2O3微粒，得到剛玉單晶體。
方法2、將所述熔塊冷卻后置于酸性溶液中，加熱煮沸，被酸溶解，得到單晶體和鋁鹽及烷類氣體。
在以上所述的各種生產(chǎn)方法中，鐵主要起吸收雜質(zhì)的作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明因在原料中未使用含有硫化物的物質(zhì)，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生含硫有害氣體，無(wú)需解決污染問(wèn)題，可使生產(chǎn)成本大大降低。此外，本發(fā)明在熔煉結(jié)束后，爐內(nèi)溶液溫度較傳統(tǒng)法的爐內(nèi)溶液溫度高，剛玉晶體較傳統(tǒng)方法長(zhǎng)大容易，單晶粒度分布曲線峰值可靈活調(diào)整。
具體實(shí)施例方式所述配比均為重量比，含碳物質(zhì)均按含純碳量計(jì)算。
實(shí)施例1原料 鋁氧粉 1份石油焦 0.017～0.25份a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，經(jīng)2100C以上高溫熔煉后，爐內(nèi)完成下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離所述熔塊的溫度緩冷到1500C～600C之間，將熔塊與水或水蒸汽接觸，熔塊中Al4C3與水反應(yīng)，熔塊分散，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用機(jī)械篩分法分離Al2O3微粒和單晶剛玉顆粒。可獲得直徑0.07mm～2mm、含Al2O3量≥99%的α-Al2O3顆粒。
實(shí)施例2原料鋁礬土 1份(含Al2O3量為90%)無(wú)煙煤 0.09～0.41份鑄鐵屑 0.2～0.6份a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，經(jīng)2100C以上高溫熔煉后，爐內(nèi)完成下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離所述熔塊的溫度緩冷到1500C～600C之間，將熔塊與水或水蒸汽接觸，熔塊中Al4C3與水反應(yīng)，熔塊分散，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用酸溶解法分離Al2O3微粒和單晶剛玉顆粒?？色@得直徑0.07mm～2mm、含Al2O3量≥98%的α-Al2O3顆粒。
實(shí)施例3
原料鋁礬土 1份(含Al2O3量為50%、SiO2約20%、TiO2約2%、Fe2O3約25%)焦炭 0.19～0.61份鑄鐵屑 0.35～1份a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，經(jīng)2100C以上高溫熔煉后，爐內(nèi)完成下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離所述熔塊的溫度緩冷到1500C～600C之間，將熔塊與水或水蒸汽接觸，熔塊中Al4C3與水反應(yīng)，熔塊分散，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用堿溶解法分離Al2O3微粒和單晶剛玉顆粒?？色@得直徑0.07mm～2mm、含Al2O3量≥96%的α-Al2O3顆粒。
實(shí)施例4原料多晶體α-Al2O31份(含Al2O3量為95%)石油焦 0.02～0.3份鑄鐵屑 0.1～0.4份a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，經(jīng)2100C以上高溫熔煉后，爐內(nèi)完成下述反應(yīng)
反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;
b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;
c、單晶體的分離所述熔塊的溫度緩冷到1500C～600C之間，將熔塊與水或水蒸汽接觸，熔塊中Al4C3與水反應(yīng)，熔塊分散，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用酸溶解法分離Al2O3微粒和單晶剛玉顆粒?？色@得直徑0.07mm～2mm、含Al2O3量≥98.5%的α-Al2O3顆粒。
鐵在本發(fā)明中主要起吸收雜質(zhì)的作用，可以達(dá)到提高單晶剛玉純度的目的。其用量可視原料的品質(zhì)、采用的分離方法、成品純度要求而定。
權(quán)利要求
1.單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所用原料為鋁礬土、含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液；b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊；c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的鋁礬土品位為含Al2O3量≥50%;所述的含碳物質(zhì)按每份鋁礬土用純碳0.06～0.5份配重;所述的原料中還加入0～1份的鐵。
3.單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所用原料為氧化鋁、含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的含碳物質(zhì)按每份氧化鋁用純碳0.015～0.3份配重，所述的原料中還加入0～0.2份的鐵。
5.單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所用原料為多晶體α-Al2O3、含碳物質(zhì)，生產(chǎn)步驟為a、熔煉將原料混合后投入電弧爐熔煉，原料熔化后，爐內(nèi)進(jìn)行下述反應(yīng)反應(yīng)完成后，爐內(nèi)形成含Al2O3、Al4C3的溶液;b、晶體析出所述反應(yīng)完成后，斷電停止加熱，隨著爐內(nèi)溶液溫度的降低，剛玉單晶體自溶液中析出，析出的剛玉單晶體被Al4C3包圍，形成含有剛玉單晶體的熔塊;c、單晶體的分離將剛玉單晶體從所述熔塊中分離出來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的含碳物質(zhì)按每份多晶體α-Al2O3用純碳0.015～0.4份配重;所述的原料中還加入0～0.5份的鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的單晶體的分離是采用如下方法在熔塊溫度大于600C的條件下，使熔塊與水反應(yīng)，形成Al2O3微粒、單晶剛玉顆粒和烷類氣體;然后用機(jī)械篩分法、或酸溶解法、或堿溶解法，分離出Al2O3微粒，得到單晶剛玉顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的單晶體的分離是采用如下方法將熔塊冷卻后置于酸性溶液中，加熱煮沸，被酸溶解，得到單晶剛玉顆粒和鋁鹽及烷類氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，該方法在原料中不使用黃鐵礦或含硫物質(zhì)，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生含硫有害氣體，無(wú)需解決污染問(wèn)題，可使生產(chǎn)成本大大降低。此外，本發(fā)明在熔煉結(jié)束后，爐內(nèi)溶液溫度較傳統(tǒng)法的爐內(nèi)溶液溫度高，剛玉晶體較傳統(tǒng)方法長(zhǎng)大容易，單晶粒度分布曲線峰值可靈活調(diào)整。
文檔編號(hào)C30B29/20GK1113269SQ95100919
公開(kāi)日1995年12月13日 申請(qǐng)日期1995年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月29日
發(fā)明者陳秋生 申請(qǐng)人:陳秋生