專利名稱：：脫硅鋯制造技術的制作方法
技術領域：
：本發明涉及化學的硅酸鹽領域，尤其為一種在電弧爐中脫硅富鋯制造出單斜晶型空心球粒狀泡沫氧化鋯的方法。以鋯英石精礦為原料，以炭為還原劑，用電弧爐熔煉脫硅富鋯的技術，現在國內外都有廠家在利用這種技術，生產富鋯原料。法國西普公司和美國康寧公司用電熔法生產含氧化鋯78-85%的球粒狀泡沫氧化鋯-即脫硅鋯。目前，我國只有用電熔法制塊，破碎煅燒制造粉狀氧化鋯(氧化鋯92%)的廠家，而用電熔法吹成球的方法，在國內尚屬空白。現在國內電熔法脫硅富鋯的制造工藝，其制塊，破碎煅燒等，工序多、成本高、且質量不穩定。現在國外的電熔法脫硅富鋯的制造工藝，雖然不制塊煅燒，而是吹制成球，工藝簡化了。但是這些已有制造技術，都有三個共同的特點。1、從化學反應的觀點出發，將炭還原劑磨細到和鋯英石粒度相近，以利于粒子間的接觸反應。2、從化學反應的觀點出發，將鋯英石及其脫硅所需之炭，皆準確稱量配料，并充分混合均勻，以利于粒子間的接觸反應。3、對于脫硅還原反應所產生的帶有大量殘余炭的富鋯液的脫炭處理，一般用兩種方法(1)向熔液內鼓氧后，吹制成球。(2)將熔液澆鑄成塊，然后冷卻破碎，再于1300-1700℃煅燒，以充分氧化除去殘余炭。這三個特點，也就是現有技術工藝的弱點，從而產生三個問題第一、工藝復雜，脫硅率不高因為磨細的炭粒，燃燒速度快和鋯英石脫硅緩慢不同步，而導致脫硅效率降低。例如使用木炭或石油焦的鋯英石混合料，一次脫硅后，氧化鋯只能達到78%左右(法國西普用木炭脫硅后，其脫硅鋯標準，要球氧化鋯78%以上)而且不穩定。第二、在一次脫硅后，再用磨細的炭粉加于熔液面上脫硅，可使氧化鋯達到80%以上，但是時間長，脫硅效果不穩定。第三、為了消除殘余炭，采用吹氧或鑄塊，重新破碎煅燒的方法，都使工藝大大復雜化了，同時增加了生產成本。本發明的目的，在于克服現有技術中上述不足之處，而提供一種工藝簡便，穩定可靠、脫硅效率高的在電弧爐內脫硅富鋯傾爐、噴吹而成一種單斜晶型球粒狀泡沫氧化鋯的制造方法。本發明的目的是這樣實現的用精選的鋯英石為主要原料，加入少許氧化鋁做為助熔劑，以炭作還原劑，在電弧爐內熔煉。吹球氧化而制成乳黃棕色的氧化鋯含量＞85%的空心球粒狀泡沫氧化鋯-即脫硅鋯。鋯英石，加入炭還原劑脫硅的過程，是一個高溫化學反應的還原過程，高溫下(1540℃-1920℃)鋯英石分解成氧化鋯和二氧化硅，而炭奪取二氧化硅中的一個氧生成一氧化碳和一氧化硅氣體，一氧化硅氣體逸出過程中再氧化成為二氧化硅，從而使氧化鋯富集成為脫硅鋯。也就是說向鋯英石熔液中加入炭還原劑，將二氧化硅分離出來，才能得到富集鋯。一、所需還原劑的性能來源本發明用的炭還原劑是砌筑電弧爐襯的炭素塊和石墨電極的碎塊，經破碎至5-40mm，集中使用。二、利用熔液脫硅原理采用浸煮法熔煉時，所用的炭還原劑為碎塊狀的石墨電極并且直接投入電弧爐熔液內，在鋯英石溶液中浸煮熔化。由于電弧的攪動，炭塊表面的炭粒會連續的緩慢的氧化，正好與周圍鋯液中的二氧化硅進行還原反應，二者不停的劇烈的進行，直到炭塊全部被氧化掉，這樣能最大的提高脫硅效率，一次脫硅，便可得到含氧化鋯大于85%的脫硅鋯。三、控制脫硅鋯中氧化鋯含量的方法分段脫硅就是以電壓98-116伏，電流1800-2000安熔煉脫硅，沾棒觀察熔液顏色，合格后出料，或者再摻入一定量“熟料”，二次熔煉、再沾棒觀察、出料。控制氧化鋯含量的方法是以調整炭塊加入量，和調整熟料加入量，來實現預定的脫硅鋯氧化鋯含量。一般炭塊加入量為投爐料的5-13%，摻入熟料，能顯著提高氧化鋯含量，如果全部采用熟料，則為二次電熔脫硅，則氧化鋯含量會全部達到90%以上。在熔煉過程中，沾棒觀察就是用鐵棒沾出爐內脫硅鋯液，以棒皮的顏色(水冷卻后看)，判斷其二氧化鋯的含量范圍，其棒皮若為乳黃-黃棕色時，則出料的脫硅鋯，二氧化鋯含量就在85%以上。所說“熟料”系指脫硅鋯產品篩選后的篩上料及脫硅鋯爐拆爐下來的熔塊。四、本發明對脫硅鋯液的脫炭的方法，不是采用鼓入氧氣的方法，而是用增加脫硅鋯液的內壓，再進行噴吹的辦法來完成，即在加料完畢后，繼續熔煉，在脫硅鋯液面上形成布滿的黑泡時，就是熔液內壓增大，溫度達到最高的標志，此時立即進行吹球，則熔液借助自身內壓和噴吹氣體而形成空心球或泡沫球，同時其中的殘余炭，在熔液內膨脹的瞬間，得到充分的氧化，其色澤鮮亮，為乳黃色、棕黃色。所說“吹球氧化”是指電弧爐溶液繼續加溫，造成爐內液面硬殼，加溫到2430℃時，增加熔液內壓，傾爐時被噴吹成熾熱的球，飛入集球室。吹球前，要開動空壓機，使氣壓達到8-10Kg/cm2然后提起電極，傾爐吹球，這樣富鋯液中的殘余炭，在飛入集球室的弧線運行過程中，得到充分的氧化，成為乳黃色或黃棕色的空心光泡沫球，這種空心泡沫球就是脫硅鋯球，其氧化鋯含量達到85%以上，下面是樣品分析實例</tables>本發明的制造過程見工藝流程圖。實施例一用93份鋯英石精礦和7份氧化鋁混合成一個配合料，投入電弧爐熔化。電壓98-116伏，電流1800-2000安，在爐內有了熔液之后，再加入13份石墨電極碎塊，當一個配合料熔化完畢后，再精煉30-90分鐘，然后沾棒觀察料皮顏色，觀察爐溫，最后，噴吹出脫硅鋯球，其氧化鋯含量可達到87%。實施例二、用40份熟料(篩上球料)55份鋯英石精礦、5份氧化鋁混合成一個配合料，投入電弧爐熔化，然后分次加入8份石墨電極碎塊，當一個配合料熔化完畢，再精煉30-90分鐘，然后噴出脫硅鋯球，其氧化鋯含量可達90%以上。本發明和已有技術相比，有兩大優點1、利用調配“浸煮”的炭塊數量，可以穩定的制造出某一含鋯量的脫硅鋯球，操作簡便可靠。2、工藝簡單，成本較低。例如炭還原劑不磨細，不調合，脫炭不必吹氧或鑄塊煅燒。比已有技術省去了很多道工序，其生產成本也相應降低，據測算，只有原來的三分之二。脫硅鋯是制造高鋯熔鑄鋯剛玉耐火制品的必用材料之一。而熔鑄鋯剛玉耐火制品，又是玻璃熔窯不可缺少的筑爐材料。目前，我國彩色顯象管熔窯用熔鑄鋯剛玉磚都依靠進口，國產熔鑄鋯剛玉磚用脫硅鋯也依靠進口。本發明投入生產后。將為社會帶來巨大的經濟效益。“附件”1、氧化鋁空心球及其制品技術資料匯編洛陽耐火材料研究所1984年5月28日2、《耐火材料》1989年第5期32頁“電熔法制取穩定型氧化鋯”冶金部耐火材料編輯部。權利要求1.一種脫硅鋯制造技術，是以鋯英石精礦為原料，以炭為還原劑，在電弧爐內熔煉而成，其特征在于〈1〉、熔煉時，所用的炭還原劑為碎塊狀的石墨電極，并且直接投入電弧爐熔液內，在鋯英石熔液中浸煮熔化，〈2〉、分段脫硅就是以電壓98-116伏，電流1800-2000安熔煉脫硅，沾棒觀察熔液顏色，合格后出料，如果鋯含量不合乎要求，可再摻入一定量或者再摻入一定量“熟料”，二次熔煉、再沾棒觀察、合格后出料，〈3〉、脫炭系采用增加鋯熔液的內壓，再進行噴吹的辦法，即在加料完畢之后，繼續熔煉，在脫硅鋯液面上形成一個薄殼，當薄殼上出現布滿的黑泡時，立即進行“吹球氧化”。2.據權利要求1所述的脫硅鋯制造技術，其特征在于所說的沾棒觀察，是指當鐵棒沾出爐內溶液，觀察其棒皮顏色。若為乳黃色黃棕色時，則出料的脫硅鋯，ZrO2就在85%以上。3.據權利要求1所述的脫硅鋯制造技術，其特征在于所說的“熟料”系指脫硅鋯產品篩選后的篩上料及脫硅鋯爐拆爐下來的熔塊。4.據權利要求1、2、3所述的脫硅鋯制造技術，其特征在于所說的“吹球氧化”是指繼續加溫，造成爐內液面硬殼，加溫到2430℃時，增加熔液內壓，傾爐時，熔液被高壓(8-10Kg/cm2)氣流吹成熾熱的球并被噴吹飛入集球室。5.據權利要求1所述脫硅鋯制造技術，其特征在于最佳實施例為用93份鋯英石精礦和7份氧化鋁混合成一個配合料，投入電弧爐熔化。電壓98-116伏，電流1800-2000安，在爐內有了熔液之后，再加入13份石墨電極碎塊，當一個配合料熔化完畢后，再精煉30-90分鐘，然后沾棒觀察料皮顏色為黃色-黃棕色時，傾爐噴吹出泡沫脫硅鋯球。全文摘要本發明涉及冶煉提純的富鋯原料，它是一種含有少量氧化鋁的富鋯原料，是熔鑄鋯剛玉耐火材料制品的專用原料之一，它是由鋯英石加少許氧化鋁，在電弧爐中的脫硅富鋯噴吹而成的一種單斜晶型的球粒狀泡沫氧化鋯。本發明提出了“浸煮脫硅鋯法”及增加熔液內壓吹球氧化的新工藝，能穩定地生產出含氧化鋯85％以上的脫硅鋯。該發明工藝簡便，質量可靠，成本低廉，將為玻璃工業用熔鑄鋯剛玉耐火制品國產化做出貢獻，并為電熔工業和玻璃工業創造很大的社會經濟效益。文檔編號C01G25/02GK1059704SQ9110809公開日1992年3月25日申請日期1991年11月2日優先權日1991年11月2日發明者宋作人,萬永田,李起勝申請人:李起勝