生產一水氫氧化鋁和溶膠?凝膠法磨料的方法和設備技術

一種新的方法和設備用來來生產勃姆石和溶膠?凝膠法磨料，從而使原材料成本大大降低。原材料來自三水氫氧化鋁，在一個帶攪拌的鋯?鋼復合板或鈦?鋼復合板制成的高壓反應釜中，在水熱條件下轉化成高度分散的一水氫氧化鋁。高度分散去除雜質離子的溶膠再通過溶膠?凝膠法工藝轉化為高密度微晶陶瓷剛玉磨料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種新的方法和設備來生產勃姆石和溶膠-凝膠法磨料，從而使原材料成本大大降低。原材料來自三水氫氧化鋁，在一個帶攪拌的鋯-鋼復合板或鈦-鋼復合板制成的高壓反應釜中，在水熱條件下轉化成高度分散的一水氫氧化鋁。高度分散的溶膠再通過專利技術的或者傳統的溶膠-凝膠法工藝轉化為高密度微晶陶瓷剛玉磨料。
技術介紹
從1980年代早期開始，溶膠-凝膠技術開始用于提高氧化鋁磨料的性能，對涂附磨具和固結磨具行業產生了沖擊性的影響。溶膠-凝膠法工藝使得氧化鋁顯微結構的控制程度比電熔法工藝大的多。所以溶膠-凝膠法磨料的晶體尺寸比電熔法小幾個數量級，從而韌性提高，磨削性能也得以提高。在過去的幾十年中，大量的工作用于如何提高溶膠-凝膠法磨料的磨削性能。這些工作包括探索如改性劑和燒結助劑和晶種的添加劑和優化成型和燒結工藝等生產過程。這些工作在這些專利里都有說明，如美國專利號US4,314,827，US4,518,397，US4,623,364，US4,770,671，4,799,938，4,848,041，US4,881,951，US4,964,883，US5,034,360，US5,090,968，US5,106,791，US5,190,567，US5,194,073，US5,227,104，US5,244,477，US5,431,704，US5,453,104，US5,489,204，US5,531,799，US5,660,604，US5,984,988，US6,258,141，US6,802,878等。很少有努力花在如何降低溶膠-凝膠法磨料的成本使之適合大規模生產。溶膠-凝膠法磨料的原材料是高純度和高度分散的勃姆石(單水氫氧化鋁)，通過高純度的醇鋁水解而得。昂貴的原材料成本使得溶膠-凝膠法磨料的成本很高，比電熔剛玉磨料高太多，這限制了溶膠-凝膠法磨料的應用，只適合成本/效益合理的場合。如果由廉價的、高純度、高分散和納米尺寸的勃姆石，溶膠-凝膠法磨料的成本將大大降低。美國專利US3,385,663描述了一種將比表面積5-50平方/克的三水氫氧化鋁轉化成比表面積大于200平方/克的單水氫氧化鋁的工藝，該工藝在水、弱酸(比如醋酸)，水溶性鹽類(比如硫酸鋁)，也可由少量無機酸如鹽酸存在的條件下，將三水氫氧化鋁在150到200攝氏度的溫度下水熱處理三水氫氧化鋁。制得的單水氫氧化鋁是高度分散的，但是醋酸的濃度很高，添加的鹽也使得制得的單水氫氧化鋁純度不適合用于加工溶膠-凝膠法磨料。美國專利US3,954,957描述了一種工藝，通過將拜耳法三水氫氧化鋁磨到1-3微米的中位粒徑，再在定量無機酸如硝酸和鹽酸存在的條件下水熱消解成粒徑均勻范圍在0.2-0.7微米的單水氫氧化鋁晶體。粒徑比較大不適合溶膠-凝膠法磨料加工，只適合做紙張、涂料或者油墨的填料。美國專利US4,117,105描述了一種從三水氫氧化鋁制備超細分散的alpha單水氫氧化鋁(勃姆石)的工藝。三水氫氧化鋁先煅燒通過部分脫水提升比表面積。煅燒中間產物配成水漿料，在水熱釜中再結晶和水合。通過傳統的干燥方法來制得顆粒。產品的粒徑大小比初始原材料小得多。但粒徑分布很寬(分散液是白色)，由該工藝制備的單水氫氧化鋁不適合做溶膠-凝膠法磨料。美國專利US4,344,928描述了一種工藝來合成氧化鋁顆粒的水分散液，其中部分氧化鋁顆粒是超細勃姆石，該工藝通過將結晶較差或者無定形的活性氧化鋁的水溶液在PH<9的條件下保持水熱反應一段時間，使活性氧化鋁粉部分轉化為超細勃姆石。因為只有部分轉化的超細勃姆石，純度對于溶膠-凝膠法工藝是不合適的。另外.該工藝制備的勃姆石是針狀的，也不適合溶膠-凝膠法工藝。美國專利US4,534,957描述了一種工藝將三水氫氧化鋁轉化為勃姆石，該工藝先制備三水氫氧化鋁的漿液，以氧化鋁干物質算濃度為150-700克/升，然后在200-270攝氏度的溫度下高溫高壓處理，料漿的升溫速度最少為1攝氏度/分。在200-270攝氏度的保溫區停留1-60分鐘。制得的勃姆石顆粒形狀和初始的三水氫氧化鋁很像，堿性材料的含量也更低。但該工藝制備的勃姆石粒徑太大，不適合溶膠-凝膠法磨料加工。美國專利US4,797,139表述了一種方法來生產適合轉化為無水氧化鋁產品的微晶勃姆石，通過在特定的PH范圍和添加微晶勃姆石晶種，水熱處理氧化鋁前軀體而得。反應混合物也可包括亞微米晶種，以便后續工藝將微晶勃姆石轉換為alpha氧化鋁。需要高純度產品時可以使用離子交換工藝去除金屬離子。其它材料也可加到反應混合物中。美國專利US5,194,243和5,455,807描述了和US4,797,139相似的工藝.。這3個專利的共同特征是都使用微晶勃姆石作為晶種，使用硝酸來促使三水氫氧化鋁水熱條件下轉化為高分散勃姆石。但是，從這些專利申請以來，沒有證據表明該工藝是產業化生產可行的。Sasol公司的Dispersal勃姆石還是溶膠-凝膠法磨料的主要原材料，因為硝酸在高溫高壓條件(如專利所述，170-200攝氏度和8-15kg/cm2),下對反應釜材料的腐蝕性很大，所以有因為腐蝕產生高壓蒸汽爆炸的安全隱患。所以，很有必要設計一種可行的方法和設備來生產廉價、高純度和高度分散的單水氫氧化鋁，同時么有安全隱患。這種可行的方法和設備可以大大降低溶膠-凝膠法磨料的原材料(單水氫氧化鋁)成本，使溶膠-凝膠法磨料在許多磨削領域和電熔剛玉磨料比，性價比大大提高。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是提供一種全新的方法和設備來生產勃姆石和溶膠-凝膠法磨料，原材料成本可以大大降低。在本專利技術中，生產單水氫氧化鋁和溶膠-凝膠法磨料的方法和設備描述如下：原材料三水氫氧化鋁Al(OH)3在攪拌的鋯-鋼復合板和鈦-鋼復合板高壓反應釜內水熱處理轉化為高分散的單水氫氧化鋁AlOOH。然后高分散和去離子的溶膠通過傳統的或者專利技術的溶膠-凝膠工藝轉化為燒結的高密度微晶陶瓷剛玉磨料。鋯和鈦金屬在高溫高壓條件下對硝酸的腐蝕性很好，比如，在190攝氏度的硝酸腐蝕測試結果說明，鈦和鋯比304-347不銹鋼和鎳基合金的耐腐蝕性好很多。鋯在硝酸中的腐蝕速度小于0.13毫米/年，非常適合用作高壓反應釜材料來水熱處理廉價的Al(OH)3變成用作溶膠-凝膠法磨料原材料的微晶AlOOH。鈦也是1個高壓反應釜材料的好選項。不過鈦和鋯金屬和合金成本很高，鋯-鋼復合板或鈦-鋼復合板從成本角度考慮是更好的反應釜材料選項。因為其它行業有用鋯-鋼復合板和鈦-鋼復合板在高溫高壓條件次啊處理含硝酸化學物質的成功案例，所以沒有腐蝕引起的安全隱患。附圖說明圖1是用作高壓反應釜材料鋯-鋼復合板或鈦-鋼復合板。圖2是用于三水氫氧化鋁水熱處理的鋯-鋼復合板或鈦-鋼復合板制高壓反應釜。圖3是生產高純度和高度分散勃姆石的工藝。圖4是制造溶膠-凝膠法磨料的工藝。具體實施方式專利技術的生產勃姆石作為溶膠-凝膠法磨料的設備如圖1和2所示。專利技術的生產高純高分散勃姆石的方法和工藝如圖3所示，專利技術的生產溶膠-凝膠法磨料的方法如圖4所示。圖1中，鈦-鋼和鋯-鋼復合板水通過爆炸焊接技術生產的。鈦或鋯金屬或合金用作耐腐蝕材料，厚度從3毫米到10毫米，取決于成本和腐蝕考量。碳鋼或者不銹鋼用作生產水熱處理高壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生產適合用作溶膠?凝膠法磨料原材料的高度分散勃姆石的工藝方法，特征在于該勃姆石是在攪拌的鋯?鋼復合板或鈦?鋼復合板或者純鈦板制成的反應釜中由三水氫氧化鋁通過水熱法轉化成勃姆石而得。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于生產適合用作溶膠-凝膠法磨料原材料的高度分散勃姆石的工藝方法，特征在于該勃姆石是在攪拌的鋯-鋼復合板或鈦-鋼復合板或者純鈦板制成的反應釜中由三水氫氧化鋁通過水熱法轉化成勃姆石而得。2.一種具有不同形狀和大小的溶膠-凝膠法磨料，其特征在于，其原材料勃姆石由權利要求1中描述的方法制備。3.一種具有不同形狀和大小的燒結剛玉磨料，其特征在于，燒結剛玉的前軀體alph...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王勝國，
申請(專利權)人：王勝國，
類型：發明
國別省市：上海;31