白刚玉具有质地致密、硬度高的突出优势,在研磨、抛光、喷砂、精密铸造等领域有着重要的应用,通常其性能直接由其纯度及微观结构决定。其中,Na2O作为白刚玉晶格中的主要杂质之一,当其含量较高时,会与Al2O3在熔融状态中会生成低熔点、密度小的β-Al2O3,影响白刚玉的性能,如白刚玉结晶硬度降低,切削能力下降,容易粉化破碎,热稳定性低等等。然而,受限于生产原料工业氧化铝的天然含钠特性以及生产工艺污染影响,低钠白刚玉的制备并非易事。
本站中国粉体万里行,我们走近一家以低钠白刚玉为特色产品的企业——山东雷浦新材料科技有限公司,看看他们是如何破解低钠白刚玉生产难题的。
原料处理大有讲究!
白刚玉的冶炼基本上是工业氧化铝粉熔化再结晶的过程,在此过程中,电熔处理虽有一定净化提纯作用,但还不能将其中的杂质完全排除。因此对生产原料的处理可以说是低钠白刚玉制备的初始环节,是控制钠杂质的根本性防线。
为减少原料的Na2O杂质含量,大部分企业通常会采用硫酸、盐酸等与原料中的Na2O杂质发生中和反应,同时在煅烧过程添加H3BO3、AIF3、NH4F等矿化剂,使其生成易挥发的钠合物,最终去除原料中的部分钠杂质。山东雷浦在这方面与其他公司有所区别的是,他们引入了国外先进的非酸洗工艺对工业氧化铝进行处理,避免了晶体结构被强酸腐蚀,同时在这整个过程不引入矿化剂,也避免了杂质的二次引入以及对环境污染和设备腐蚀等问题。最终结合后续的高温熔炼、磁选除杂等步骤,山东雷浦可将原料的钠含量控制在极低范围内,为后续熔炼提供高纯度、低缺陷的原料。
追求“极致洁净”的生产设备体系
原料预处理后虽已经可将钠浓度降至较低范围内,但为避免工艺过程中再次引入杂质,对于高纯度低钠白刚玉的制备而言,全流程防控污染也非常必要,因此山东雷浦在设备端构建了“极致洁净”的生产设备体系:除了保证生产环境的洁净度,山东雷浦还与设备厂家共同研发改进设备,采用3N级(纯度≥99.9%)氧化铝材料作为关键设备的内衬,替代传统金属或低纯度陶瓷部件,杜绝研磨过程中铁、硅等异质元素的迁移污染,从而确保产品纯度及纯度稳定性。
目前,依托于这种先进的原料处理方式以及对于生产设备的极致要求,山东雷浦可为客户提供钠含量低于0.1%、纯度最高达到5N级、同时具有耐高温、气孔率低、体积密度大、热稳定性好、耐酸碱腐蚀性能好等优点的低钠白刚玉,产品可广泛应用于制备高档耐火材料以及高档砂轮磨具,以及各类在超过1800°C超高温使用环境中应用的匣钵,窑具,推板等。
5N白刚玉(左)与普通白刚玉(右)对比
小结
作为国内高端白刚玉赛道的破局者,山东雷浦通过工艺革新以及生产系统洁净化破解了低钠白刚玉工业化制备中钠残留的行业痛点,将钠杂质含量控制至ppm级,为5N级(99.999%)产品的稳定输出打下基础。而凭借钠含量低于0.1%的产品特性,山东雷浦有助于推动耐火材料、精密铸造部件、研磨抛光等领域的材料升级。
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