CN1068860C - 氧化钙稳定的熔凝二氧化锆的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化钙稳定的熔凝二氧化锆的生产方法。将硅酸锆、碳、氧化钙混合物置于特殊设计制造的直流电弧炉中，经2000℃-2800℃高温熔炼后，进行倾炉浇铸，浇铸块经1500℃-1700℃的高温热处理，最后制得二氧化锆含量(ZrO2+HfO2)大于94.0%、氧化钙含量(CaO+MgO)为3.5-4.5%的氧化钙稳定的熔凝二氧化锆，稳定的程度决定于拥有标准等级含70%立方相的稳定剂数量，最后的高温热处理步骤是确保稳定度在接下来耐熔制造时能固定不变。用此法制得的部分稳定的二氧化锆可广泛用于制造要求防热震及热膨胀的一致系数时制品。
Description
本发明涉及一种氧化钙稳定的熔凝二氧化锆的生产方法。具体地说，本发明涉及一种在特殊设计制造的直流电弧炉中电熔法制造氧化钙稳定的二氧化锆的方法。
众所周知，以往生产稳定型二氧化锆的方法主要是化学法，该法生产的稳定型二氧化锆虽然纯度高，但成本很高。随着冶金技术的发展，发明了电熔法制造二氧化锆技术并产业化，用此法生产的稳定型二氧化锆和脱硅锆已广泛应用于冶金耐火、有色金属、航空航天工业、电子工业、陶瓷工业等行业，制作要求耐高温、化学稳定性好、导热系数小、高温强度大等优良性能的产品，如管嘴、喷嘴、坩埚、陶瓷色料、表层涂料、工程陶瓷、窑具、耐火砖等。电熔法制造稳定型二氧化锆，其方法是在电弧炉中把锆原料与稳定剂、还原剂的混合物电弧加热至熔融状态，在此状态下，还原剂还原提纯锆原料成二氧化锆，同时稳定剂与二氧化锆固溶成稳定型二氧化锆。中国发明专利申请公开说明书CN1088623A中提出了一种电熔法制造稳定化氧化锆的方法，该方法中锆原料采用的是锆英砂和二氯氧化锆，稳定剂为氧化钙、氧化钇或氧化铪，该方法首次提出了通过电熔法制造稳定型二氧化锆，但工艺复杂，难以应用推广。中国发明专利申请公开说明书CN1059704A中介绍了一种脱硅锆技术，该技术利用高温熔融及外加还原剂来使硅酸锆脱硅提纯，工艺简便，成本低廉，适合于工业化生产，但该方法没有提及稳定型二氧化锆的制造技术。
本发明的目的是，提供一种简便的适合于工业化生产的、在特殊设计制造的直流电弧炉中电熔法制造氧化钙稳定的熔凝二氧化锆的生产方法，用该方法即可以生产稳定晶型的二氧化锆，也可以生产单斜晶型的二氧化锆。
本发明的目的是这样实现的：
将100重量份、粒度小于0.15mm的硅酸锆加入混料机中，加水0.5-1.0重量份，开机混合3-5分钟。再加入6-12重量份、粒度小于0.04mm的碳粉，混合5-10分钟。最后加入2.5-3.2重量份、粒度小于0.04mm的氧化钙微粉，混合10-20分钟。混合好的料呈颗粒状，流动性很好。将上述配好的粉料分次投入直流电弧炉中，第一次投料量限定为刚刚埋没上电极，然后起弧熔炼，起弧电压为100V，起弧电流为2000A，使炉温达到2000℃，开动振动加料机加完剩余粉料，再熔炼1-2小时。继续加热，使炉温达到2400℃-2800℃，提升上电极，倾炉浇铸在石墨坩埚中，浇铸块自然冷却后，用颚式破碎机破碎成小于30mm的料块，再用对辊机破碎成小于4mm的粒料，粒料用磁选机除铁后，用高温隧道式电阻窑进行热处理，热处理温度为1500℃-1700℃，保温时间为1-2小时。用此法制得的产品中，主晶相含量可高达98％以上，残留的二氧化硅量为0.5％或更少，为稳定型二氧化锆。
下面用实施例来阐明本发明。
将100kg粒度小于0.15mm的硅酸锆投入混料机中，加0.8kg水，混合3分钟，再加入10kg粒度小于0.04mm的碳粉，混合5分钟，最后加入3.2kg粒度小于0.04mm的氧化钙微粉，混合15分钟。将混合好的料分次投入直流电弧炉(规格100kg)中，在100V电压下，以2000A电流起弧并进行熔炼，熔炼温度为2000℃，时间为2小时。然后，继续加热到2600℃，提升上电极，倾炉浇铸在石墨坩埚中。浇铸块自然冷却后，用颚式破碎机破碎成小于30mm的料块，再用对辊机细碎成小于4mm的料粒，最后用磁选机除铁。把上述料粒装在合金盘中，用隧道式高温电阻窑进行热处理，热处理温度为1600℃，保温时间为2小时。所得产品为橘黄色，其中ZrO2(+HfO2)含量≥94.0％、SiO2含量＜0.5％、TiO2含量＜0.4％、Al2O3含量＜0.3％、Fe2O3含量＜0.3％、CaO(+MgO)含量为4.2％-4.5％。
Claims (6)
1．一种以硅酸锆、碳、氧化钙为原料，在直流电弧炉中熔炼，制造氧化钙稳定的二氧化锆的方法，其特征在于：硅酸锆、碳和氧化钙粉料经混料机混合均匀，分次加入直流电弧炉中，通过电弧炉的正负电极来起弧并冶炼熔融，然后加热到2400℃-2800℃，倾炉浇铸成块，再将浇铸块经1500℃-1700℃高温热处理；
其中，所述碳的加入量为每100克硅酸锆加6-12克，氧化钙的加入量为每100克硅酸锆加2.5-3.2克；
所述起弧电流和电压分别为2000A和100V。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是硅酸锆粉料粒度小于0.15mm，碳和氧化钙粉料粒度小于0.04mm。
3、根据权利要求1所述的方法。其特征是先将硅酸锆加入混料机中，加水混合3-5分钟，加水量为每100克硅酸锆加水0.5-1.0毫升，然后再加入碳粉，混合5-10分钟，最后加入氧化钙微粉，混合10-20分钟。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征是在混合料分次加入直流电弧炉中时，第一次加料量限定为刚刚埋没上电极，然后起弧熔炼，待温度达到2000℃以后，再用振动加料机把剩余料在1-2小时内加完，然后再把熔液加热到2400-2800℃。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征是倾炉浇铸在石墨坩埚中，侍自然冷却后即成熔块。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征是浇铸块在隧道式电阻窑中经1500℃-1700℃高温热处理1-2小时，浇铸块热处理之前需经颚式破碎机和对辊机破碎成尺寸小于4mm的料粒，并经磁选机除铁处理。
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