白剛玉具有質地致密、硬度高的突出優勢,在研磨、拋光、噴砂、精密鑄造等領域有著重要的應用,通常其性能直接由其純度及微觀結構決定。其中,Na2O作為白剛玉晶格中的主要雜質之一,當其含量較高時,會與Al2O3在熔融狀態中會生成低熔點、密度小的β-Al2O3,影響白剛玉的性能,如白剛玉結晶硬度降低,切削能力下降,容易粉化破碎,熱穩定性低等等。然而,受限于生產原料工業氧化鋁的天然含鈉特性以及生產工藝污染影響,低鈉白剛玉的制備并非易事。
本站中國粉體萬里行,我們走近一家以低鈉白剛玉為特色產品的企業——山東雷浦新材料科技有限公司,看看他們是如何破解低鈉白剛玉生產難題的。

原料處理大有講究!
白剛玉的冶煉基本上是工業氧化鋁粉熔化再結晶的過程,在此過程中,電熔處理雖有一定凈化提純作用,但還不能將其中的雜質完全排除。因此對生產原料的處理可以說是低鈉白剛玉制備的初始環節,是控制鈉雜質的根本性防線。
為減少原料的Na2O雜質含量,大部分企業通常會采用硫酸、鹽酸等與原料中的Na2O雜質發生中和反應,同時在煅燒過程添加H3BO3、AIF3、NH4F等礦化劑,使其生成易揮發的鈉合物,最終去除原料中的部分鈉雜質。山東雷浦在這方面與其他公司有所區別的是,他們引入了國外先進的非酸洗工藝對工業氧化鋁進行處理,避免了晶體結構被強酸腐蝕,同時在這整個過程不引入礦化劑,也避免了雜質的二次引入以及對環境污染和設備腐蝕等問題。最終結合后續的高溫熔煉、磁選除雜等步驟,山東雷浦可將原料的鈉含量控制在極低范圍內,為后續熔煉提供高純度、低缺陷的原料。
追求“極致潔凈”的生產設備體系
原料預處理后雖已經可將鈉濃度降至較低范圍內,但為避免工藝過程中再次引入雜質,對于高純度低鈉白剛玉的制備而言,全流程防控污染也非常必要,因此山東雷浦在設備端構建了“極致潔凈”的生產設備體系:除了保證生產環境的潔凈度,山東雷浦還與設備廠家共同研發改進設備,采用3N級(純度≥99.9%)氧化鋁材料作為關鍵設備的內襯,替代傳統金屬或低純度陶瓷部件,杜絕研磨過程中鐵、硅等異質元素的遷移污染,從而確保產品純度及純度穩定性。
目前,依托于這種先進的原料處理方式以及對于生產設備的極致要求,山東雷浦可為客戶提供鈉含量低于0.1%、純度最高達到5N級、同時具有耐高溫、氣孔率低、體積密度大、熱穩定性好、耐酸堿腐蝕性能好等優點的低鈉白剛玉,產品可廣泛應用于制備高檔耐火材料以及高檔砂輪磨具,以及各類在超過1800°C超高溫使用環境中應用的匣缽,窯具,推板等。

5N白剛玉(左)與普通白剛玉(右)對比

小結
作為國內高端白剛玉賽道的破局者,山東雷浦通過工藝革新以及生產系統潔凈化破解了低鈉白剛玉工業化制備中鈉殘留的行業痛點,將鈉雜質含量控制至ppm級,為5N級(99.999%)產品的穩定輸出打下基礎。而憑借鈉含量低于0.1%的產品特性,山東雷浦有助于推動耐火材料、精密鑄造部件、研磨拋光等領域的材料升級。
粉體工業萬里行
作者:粉體圈
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