氧化铝陶瓷烧结工艺流程

氧化铝陶瓷低温常压烧结

张全贺

051002131

摘要：氧化铝陶瓷材料以其优良的性能及较低的制造成本，被广泛应用于国民经济各部门。随着科学技术的发展，特别是电子、能源、空间技术、汽车工业的发展，对材料的要求越来越苛刻，因此对高纯氧化铝陶瓷尤其是更高纯度的高性能氧化铝陶瓷需求量大为增加。本课题围绕制各A1203含量>99．8wt％的高纯氧化铝陶瓷进行研究，通过原科粉体预处理工艺、烧结助剂添加工艺、成型优化工艺，从而实现常压下低温烧结高纯高致密氧化铝陶瓷。本课题中获得的低温烧结试样具有较好的显微结构和较高的机械性能。原料粉预处理工艺是一种新的氧化铝粉体解团聚方法，具有工艺简单、成本消耗低、粉体处理效果显著的特点，对于粉体解团聚处理工艺的技术进步有一定的促进意义。在烧结助剂的研究中，本课题MgO为基本考察助剂，Y203、La203、Nd20s、纳米A1203为复合添加助剂，通过相关的选择实验，研究了以上烧结助剂在14500C、1550。(2、16500C对～203含I>99．8wt％的商纯氧化铝陶瓷的烧结体密度的作用规律。这一研究的结果，为高纯氧化铝陶瓷的制各提供重要参考数据。通过高纯超细氧化铝粉料的凝胶浇注成型工艺的研究，优化高纯超细氧化铝粉体的凝胶

氧化铝陶瓷低温常压烧结

张全贺

051002131

摘要：氧化铝陶瓷材料以其优良的性能及较低的制造成本，被广泛应用于国民经济各部门。随着科学技术的发展，特别是电子、能源、空间技术、汽车工业的发展，对材料的要求越来越苛刻，因此对高纯氧化铝陶瓷尤其是更高纯度的高性能氧化铝陶瓷需求量大为增加。本课题围绕制各A1203含量>99．8wt％的高纯氧化铝陶瓷进行研究，通过原科粉体预处理工艺、烧结助剂添加工艺、成型优化工艺，从而实现常压下低温烧结高纯高致密氧化铝陶瓷。本课题中获得的低温烧结试样具有较好的显微结构和较高的机械性能。原料粉预处理工艺是一种新的氧化铝粉体解团聚方法，具有工艺简单、成本消耗低、粉体处理效果显著的特点，对于粉体解团聚处理工艺的技术进步有一定的促进意义。在烧结助剂的研究中，本课题MgO为基本考察助剂，Y203、La203、Nd20s、纳米A1203为复合添加助剂，通过相关的选择实验，研究了以上烧结助剂在14500C、1550。(2、16500C对～203含I>99．8wt％的商纯氧化铝陶瓷的烧结体密度的作用规律。这一研究的结果，为高纯氧化铝陶瓷的制各提供重要参考数据。通过高纯超细氧化铝粉料的凝胶浇注成型工艺的研究，优化高纯超细氧化铝粉体的凝胶

氧化铝陶瓷的烧结动力学研究

摘要：本文概述了陶瓷的烧结，介绍了氧化铝陶瓷的烧结动力学背景及研究和发展现状。介绍了烧结动力学的理论研究，举例说明了氧化铝陶瓷烧结过程中的动力学，及添加剂对其烧结性能的影响。

关键词：氧化铝陶瓷 烧结动力学 添加剂 1 前言

陶瓷制品的烧结，是其制备过程中的一个重要环节，是其在高温下通过一系列内部物理化学过程，获得一定密度、微观结构、抗弯强度和断裂韧度等性能的一个过程。。对陶瓷烧结理论的研究已有近百年的历史，自从Kuczynski开创烧结理论以来，多种烧结理论与模型相继被提出[1]。

众所周知，Al2O3陶瓷具有许多优良性能，用途广泛，因而迄今仍然是受到人们青睐的重要材料之一。Al2O3，熔点高、离子键较强，从而导致其质点扩散系数低、烧结温度较高，因而材料晶粒较粗大，残余气孔也聚集长大，导致材料力学性能降低，同时造成材料气密性差。为此许多学者一直不遗余力从事降低氧化铝陶瓷烧结温度、获得细晶结构的材料研究[2]。

Al2O3作为一种研究较早、应用广泛的陶瓷材料；具有高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，来源广泛，价格低廉，倍受青睐，其价格低廉越不易氧化和腐蚀。单相Al2O3，脆性大、

结构陶瓷材料—氧化物陶瓷的相关研究

陶瓷材料是当今世界上发展最快的高技术材料，它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷。我们的重点是氧化铝陶瓷的介绍，在此之前，我们有必要先了解一下结构陶瓷。

结构陶瓷作为结构部件的特种陶瓷，是由单一或复合的氧化物或非氧化物组成的，如单由Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4，或相互复合，或与碳纤维结合而成。结构陶瓷主要是指发挥其机械、热、化学等性能的一大类新型陶瓷材料，它可以在许多苛刻的工作环境下服役，因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键。结构陶瓷具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色，因此，在非常严苛的环境或工程应用条件下，所展现的高稳定性与优异的机械性能，在材料工业上已倍受瞩目，其使用范围亦日渐扩大。 氧化物陶瓷材料是一种或两种以上的氧化物制成的材料，其原子结合主要以离子键为主，存在部分共价键，因此大部分氧化物具有高熔点、高绝缘性、优良的化学稳定性，在工程领域得到广泛的应用。从表【1】和表【2】可以看出来。

表1 常用氧化物陶瓷陶瓷的主要物理和力学性能

表2 氧

第一章 氧化铝的生产原理和方法

第一节 氧化铝和铝矿

烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。 国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法生产氧化铝，中国结合自己的资源情况，首创了拜耳-烧结混联法，极大地提高了氧化铝的总回收率。随着生产技术的不断提高，石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。

一、、氧化铝的特性

存在于自然界中的氧化铝称为刚玉（α-Al2O3），是在火山爆发过程中形成的。它在岩石中呈无色的结晶，也可与其他氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形）成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。

工业氧化铝是各种氧化铝水合物经加热分解的脱水产物，按照它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。

通常电解炼铝用的氧化铝是α-Al2O3和γ-Al2O3的混合物。α-Al2O3它属六角晶系，由于有完整坚固的晶格，所以它是所有氧化铝同质异晶体中化学性最稳定的一种，在酸或碱液中不溶解。γ-Al2O3属于立方晶系，具有很大的分散性，化学性质较为活泼，易与酸或碱溶液作用。

氧化铝的化学纯度

成品氧化铝除主要成分是Al2O3外，往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等杂质。

氧化铝中残存的结晶水以灼减表示，它也

本科毕业论文（设计）

论文（设计）题目：联合混联法年产130万吨氧化铝烧

结车间设计

学 院：材料与冶金学院 专 业：冶金工程 班 级：冶金093 学 号：0908020208 学生姓名：廖 加 强 指导教师：孙 克 萍

2013年 月 日

贵州大学本科毕业论文（设计）

目录

第一章：绪论

1.1铝在国民经济中的重要作用与地位 1.1.1铝在国民经济中的重要作用 1.1.2铝在国民经济中的重要地位

1.2我国铝土矿资源的开发利用现状及氧化铝生产概况 1.2.1我国铝土矿资源的开发利用现状 1.2.2我国氧化铝生产现状和发展趋势 1.3 国外铝工业现状及发展概况 1.3.1国外铝工业发展现状概述 1.3.2国外铝工业发展前景

1.4我国氧化铝生产的最新技术的开发与应用 1.4.1絮凝沉降工艺

1.4.2一水硬铝石型铝土矿浮选新工艺 1.4.3 添加水化铁酸钙拜耳法新工艺 1.5我国铝工业的资源综合利用与环境保护概况

1.5.1 我国铝矿石开采中的资源的综合利用与环境保护 1.5.2

二、氢氧化铝和氧化铝

Al(OH)3与 Al2O3

知识回顾(铝的特性) 铝热反应；铝热剂 铝与强碱溶液反应

2Al+2NaOH+2H2O= 2NaAlO2+ 3H2 ↑偏铝酸钠

Al(OH)3实验内容 实验现象 化学方程式Al2(SO4)3+6NaOH→ 2Al(OH)3↓+3Na2SO4

1、硫酸铝与适量氢氧 产生白色胶状沉淀 化钠溶液反应氢氧化铝分别与盐酸和 氢氧化钠溶液反应

Al(OH)3 +3HCl →AlCl3 +3H2O 白色胶状沉淀均溶解 Al(OH) +NaOH →NaAlO + 2H O 3 2 2

结论：氢氧化铝能跟强酸和强碱溶液反应，是两性物质 H2O→ 2、硫酸铝与过量氨水 产生白色胶状沉淀 Al2(SO4)3+6NH3· 2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4 反应 且不溶解 结论：氢氧化铝不跟弱碱反应3、氢氧化铝悬浊液中 白色胶状沉淀不消 结论：氢氧化铝不跟弱酸反应 吹入二氧化碳 失

Al(OH)3物理性质 Al(OH)3是几乎不溶于水的白色胶状固体，

具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又 能吸附色素，因此Al(OH)3 可作净水剂和 色素吸附剂。用做胃药(胃舒平的成分)

思考：如何制取氢氧化铝 ? 方案一：硫酸

抽风烧结工艺流程 烧结原料的准备 ①含铁原料

含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。 一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。 ②熔剂

要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。

在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。 ③燃料

主要为焦粉和无烟煤。

对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。

对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。 入厂烧结原料一般要求 配料与混合 ①配料

配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。 常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。 容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。

质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。 ②混合

混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。 混合作业：加水润湿、混匀和造球。

根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。 一次混合的目的：润湿与混匀，当

第25卷　第1期兵器材料科学与工程Vol.25　No.1

2002年　　1月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING　Jan.　2002

添加剂对氧化铝陶瓷的烧结和显微结构的影响

吴振东,叶建东

(华南理工大学材料学院,广州510640)

Ξ

摘　要:在Al2O3中添加少量添加剂可以促进烧结,改善结构,提高性能。根据作用机理不同,添加剂分为两类:一类是在基体中生成液相,另一类是与Al2O3生成固溶体。关键词:氧化铝;添加剂;烧结;显微结构

中图分类号:TQ174.1　　文献标识码:A　　文章编号:1004—244X(2002)01—0068—05

　　氧化铝陶瓷具有硬度高、耐高温、耐磨、电绝缘、抗氧化、力学性能良好、原料蕴藏丰富、价格低廉等许多优点,是应用最早、最广泛的精细陶瓷。氧化铝有多种同质异构体,包括低温晶型γ-Al2O3、高温晶型及过渡晶型,其中α-Al2O3是热力学稳定相。氧化铝陶瓷的烧结,主要存在两方面的问题:一方面,由于Al2O3晶体自身阳离子电荷多,半径小,子键强的特点,导致其晶格能较大结温度高,例如,99达1700°C,尤其在中后期,,结构不均匀,甚至内部包裹封闭

氧化铝厂简介

中国铝业广西分公司氧化铝厂（以下简称氧化铝厂）是中国铝业广西分公司下属的一个重要生产分厂，一期工程设计产能30万吨，1991年9月动工兴建，1995年9月建成投产；二期工程设计产能40万吨，2001年5月动工兴建，2003年6月建成投产；三期工程设计产能88万吨，2005年12月动工兴建，2008年7月建成投产。

氧化铝厂下设4个职能科室（生产控制中心、设备管理科、安全环保科、综合科）和5个车间（生产一区、生产二区、综合车间、电气车间、坝场站），现有员工1003人，其中大中专毕业生615人，中级职称50人、高级职称13人、技师27人、高级技师3人。

氧化铝厂采用纯拜耳法氧化铝生产工艺，主要包括原料、溶出、沉降、分解、蒸发及焙烧六个主体生产工序，主要工艺技术有：两段磨—水力旋流器磨矿分级新工艺；单套管及压煮器预热、机械搅拌间接加热强化溶出工艺；开发了三次沉降和一次过滤的赤泥洗涤工艺；在国内首次开发应用了赤泥的干法输送与堆存技术；开发应用高浓度、高固含、高产出率一段法分解生产砂状氧化铝新工艺和新装备；在国内首次开发应用了多效管式降膜蒸发和强制循环排盐新工艺新装备；研究开发了工业废水重复利用技术