节能单炉法熔炼稳定型氧化锆工艺研究

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摘要:本文简要介绍了一种节能的熔炼稳定型氧化锆的新工艺，具有流程短、生产周期短、生产成本低的特点，与传统二次熔炼工艺相比，每吨产品可节约电耗2000kWh以上，是一种很有发展前景的节能环保型工艺。

关键词:电熔氧化锆;稳定型氧化锆;节能

1前言

稳定型氧化锆（简称稳定锆）是一种性能优异的高温结构材料用原料，被广泛地用在耐火材料、陶瓷材料等行业，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高韧性等特性。稳定型氧化锆的制备工艺主要有：电熔法、固相法、共沉淀法、水热法、分解法、溶胶-凝胶法和反胶束法等。电熔法生产的稳定型氧化锆（简称电熔稳定锆）主要应用于锆质耐火材料、氧化锆涂层、结构陶瓷等领域。稳定剂主要有氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈等氧化物，根据稳定化程度可分为全稳定电熔稳定锆和部分稳定电熔稳定锆，其中部分稳定电熔稳定锆应用较为广泛。电熔稳定锆生产方法是将锆英石与碳粉按比例混匀后，经电弧炉电熔脱硅处理，骤冷，再经破碎制成单斜氧化锆。再将单斜氧化锆根据需要按比例配入某种稳定剂，混合均匀后进行第二次电熔，电熔好后骤冷，再经破碎、热处理后便可制成稳定型氧化锆.我国电熔稳定锆现有的生产技术是二次电熔法，由于该法工序步骤多，时间长，能耗高，成本也必然高。因此，开发一种相对于二次电熔法的电熔稳定锆生产新工艺，在确保电熔稳定锆质量的前提下，简化生产流程，缩短时间，降低生产成本，便成为稳定锆生产企业实现长远发展所面临的一大技术课题。近几年，三祥公司在总结自身多年的生产经验的基础上，通过自主创新，开发了具有流程短、节能降耗、产品质量稳定的单炉法熔炼稳定型氧化锆的新工艺。

2技术原理

将原料锆英砂混入适量还原剂碳等配料后加入电炉内，在电弧热的作用下SiO2被还原出来，以气态形式随烟气排走.在物料完全熔解混匀后倾倒入一保温模具中，使稳定氧化锆晶型进一步生长。冷却后进入粉体加工工序进行粉碎加工，根据不同用途加工成不同粒度的产品。粉体加工工序分为粗碎和细磨两个阶段，粗加工使用离心冲击式粉碎机，细磨使用组合球磨机组粉磨。最后采用组合式除铁设备进行除铁，经筛分后包装入库。整个工艺主要包括混合、脱硅熔炼、晶型熔炼、亚稳消除、脱碳处理、粉磨、包装等工序，分别得到稳定锆产品和微硅粉副产品，工艺节能减排，且使资源得到最大限度的综合利用。

3规模化试生产及技术经济指标

工业试验成功后，进行了规模化试生产，累计生产6个月，主要技术经济指标如下：稳定型氧化锆产品按照二氧化硅的含量高低划分为低硅稳定型氧化锆和普通稳定型氧化锆，SiO2含量≤0.05%的产品归类为低硅稳定型氧化锆，0.05%＜SiO2≤0.2%的产品归类为普通稳定型氧化锆，对规模化试生产期间所生产的低硅稳定型氧化锆（1#样）和普通稳定型氧化锆（2#样）的产品成份和稳定度进行分析，综合样品送至洛阳耐火材料研究院进行质量检验.规模化试生产的产品质量完全达到了应用要求的各项指标。通过对规模化试生产的物耗和能耗统计，各项物耗和电耗都处于较低水平，产品综合生产成本较低。节能单炉法工艺是采用锆英砂为原料，在电炉熔炼过程中配入稳定剂，在一台炉内一次熔炼而成；二次熔炼法是先将锆英砂原料脱硅熔炼出炉得到电熔脱硅氧化锆，然后再以脱硅氧化锆为原料，配入稳定剂后在电炉内再次熔炼而成。节能单炉法与二次熔炼法比较，单位产品电能消耗下降2000kWh/t以上，节能效果十分明显。

4结语

节能单炉法熔炼稳定型氧化锆的生产工艺，是一种符合国家产业发展方向的流程短、生产周期短、生产成本低的节能环保型新工艺。节能环保是该新工艺的最大特点，与二步熔炼法相比，相同质量的产品每吨可降低电耗超过2000kWh。新工艺对排放的三废进行回收利用和良好处理，硅微粉被回收利用后成为副产品，冷却水净化后作循环水利用，余热用于烘干物料，废气净化处理后达标排放。

参考文献：

[1]宋作人，徐宝奎，李福山.中国电熔氧化锆的生产和市场展望.耐火材料，2007，41(4):293-297

[2]余鑫萌.电熔氧化锆的发展及前景.稀有金属快报，2004，23(6):1-5

作者:叶旦旺 单位:三祥新材股份有限公司