刚玉质矿物原料.ppt

刚玉质矿物原料;1、定义： 指氧化铝含量大于90%、主晶相为刚玉的耐火制品。 2、种类： 烧结氧化铝制品、再结合烧结刚玉制品、再结合电熔刚玉制品，刚玉质高温陶瓷，刚玉浇注料。 3、基本性能： 刚玉质耐火制品氧化铝含量高、杂质含量低、化学稳定性好，耐高温、硬度大、强度高、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘、气密性好等。;4、用途： 刚玉质耐火制品耐高温、耐腐蚀，广泛用于多种高温电炉、窑炉的内衬及制作刚玉炉管、炉芯及高温电炉配件等。 在化工系统，作为反应炉和气化炉的专用炉衬，用作各种反应器皿和管道； 由于硬度大、耐磨性好，用作刀具、模具磨料；利用高温绝缘性，用作热电偶保护管、原子反应堆中的绝缘瓷；利用结构稳定、可在高频、高压下使用的特点，可用于集成电路基板、雷达天线保护罩等； 刚玉保温材料既耐高温又保温，广泛用于炉墙和炉顶。 其他刚玉耐火材料广泛用于钢铁、石化、建材等。;1、背景 1798年将刚玉名称列入矿物学，刚玉是矿物名称，而在以前叫宝石（precious stone），其化学成分主要是Al2O3，为氧化铝晶体，纯净的刚玉晶体是无色透明的。 2、化学组成 一般含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、V5+、Ga3+等，常见赤铁矿、钛铁矿、金红石、尖晶石、石榴子石等包裹体。; 3.晶体结构： 三方晶系 刚玉型结构： O2-呈六方最紧密堆积构成氧离子层，Al3+在两层 O2-之间，充填2/3的八面体空隙。; 4.形貌特征 晶体常呈完好的腰鼓状、桶状或短柱状。晶面上常见相交的几组条纹。 通常呈 蓝灰、黄灰色，含杂质可呈各种颜色： 红宝石：含Cr，红色；蓝宝石：含Ti 和Fe2+，蓝色； 黑星石：含Fe2+、Fe3+， 黑色、透明；白宝石：纯净无色透明的晶体；含Co、V、Ni呈绿色；含Ni呈黄色； 含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色。 在某些红(蓝)宝石的{0001}面上可见因含有定向分布的针状金红石包裹体而呈现的六射星光，称为星光红（蓝）宝石。;5、来源 自然界存在刚玉矿床，例如国外：哈萨克斯坦、南非、加拿大以及我国的河北、西藏、江苏、江西和山东等。 工业上使用的刚玉原料都是来源于含Al2O3矿物矿石，如铝土矿、霞石KNa3[AlSiO4]4(系K [AlSiO4] 和Na[AlSiO4]类质同象形成固溶);明钒石KAl3[SO4]2(OH)6等，其中世界上95%以上的氧化铝是用铝土矿生产。;6、应用 1）磨料行业 刚玉晶体的硬度高、耐磨性好，被大量用于磨料行业，占磨料2/3，其他碳化硅磨料； 2）电子行业 刚玉为离子晶体,结构稳定，在高频、高压和较高的温度下使用，其绝缘性优良，损耗不大，介电常数小。集成电路、基板、瓷架、微波窗口、防泄露陶瓷管（罐）；透明刚玉制品可制作灯管、微波整流罩、固体电解质Na-?-Al2O3钠硫电池隔膜材料； 3）石油、化工行业 刚玉硬度大、耐磨性好、强度高用作反应器皿和管道、化工泵部件； 4）耐火材料 耐高温、耐腐蚀、高强度等性能，冶炼稀贵金属、特种金属、玻璃拉丝、激光玻璃的坩埚及器皿；各种高温炉窑用炉衬；碳黑、硼化工、化肥、合成氨反应炉和气化炉专用炉衬；; 从铝土矿或其他含铝原料提取的方法很多，大致有四类： 1）碱法； 2）酸法： 硝酸、盐酸、硫酸等投资大，酸回收复杂； 3）酸碱法； 4）热法（电熔法）;A、碱法 生产氧化铝 碱法有拜尔法、烧结法及拜尔-烧结法等； 拜尔法 1889-1892年奥地利化学家K.J拜尔(Bayer’s)发明了生产氧化铝的方法，其原理是：直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝，获得NaAlO2溶液，并加晶种分解的方法，它使溶液中的氧化铝成为Al(OH)3结晶析出； 铝土矿?原矿料浆?NaOH溶出Al2O3溶液?稀释、泥渣分离?NaAlO2溶液?加晶种，Al(OH)3分离?洗涤得到纯净Al(OH)3?煅烧得到Al2O3;烧结法 生产氧化铝的原理是在铝矿石中配入石灰石（或石灰）、苏打。使原料在高温下烧结，从而获得含固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶出，得到铝酸钠溶液，对脱硅后的纯净铝酸钠溶液采用碳酸化法（往溶液中通入CO2使溶液中Al2O3成为Al(OH)3析出，后煅烧即为氧化铝）。 铝土矿?加入（石灰石或苏打） ?混合体?高温煅烧?含铝酸