棕刚玉化学分析

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棕刚玉冶炼过程中杂质的影响与控制

棕刚玉冶炼过程中杂质的处理

在棕刚玉的使用过程中，化学成分是棕刚玉的一项重要质量指标，但在棕刚玉冶炼过程中，某些杂质能去除，某些杂质是不能去除的（即严重依赖冶炼原料的杂质成分），因此使用和冶炼棕刚玉，需要了解棕刚玉中到底有哪些重要的杂质。

对刚玉生产而言，矾土中的氧化铝含量愈高，对刚玉的各项冶炼指标越有利，如单位耗电量，矾土中氧化铝含量从74%增加到88%，单位电耗下降20%以上。

刚玉冶炼要求尽可能采用优质矾土。除氧化铝外，其他的化学成分都被视为杂质。

有资料表明，SiO2含量增加2%，单位电耗增加8%~16%左右。氧化硅含量增多时，炉液粘度增大，滤料容易烧结，电极被黏住，结成疙瘩，CO气体增多，不易排出，会增加操作难度。

在冶炼过程中，约90%的SiO2会被还原成硅铁合金，沉降，然后去除。但在刚玉产品中，仍有少量的残留。这部分SiO2与Al2O3结合，生成莫来石、钙斜长石与玻璃质等硬度较低的矿物混杂在刚玉中。

因此在使用刚玉之前，有必要检测SiO2的含量，以确保产品的质量。

矾土中含有1%~10%的Fe2O3，在冶炼过程中被还原，生成铁合金，但是需要消耗电能。Fe2O3增加2%就会多耗电4%~8%。

约98%的Fe2O3被还原，极少量的氧化铁会与氧化铝生成尖晶石留在产品中，对产品的质量有一定的影响。

Fe2O3对棕刚玉的着色作用较大，使棕刚玉色泽变黑。

矾土中含有3%~6%的TiO2，有的地区的矾土甚至更高。

在冶炼过程中，一部分被还原进入铁合金（约50%），其余的仍留在棕刚玉中。氧化钛是棕刚玉着色的主要成分，也能促进刚玉的微晶化和增加刚玉的韧性，对棕刚玉的质量没有坏的影响，但是矾土中TiO2含量是有限度的，以防止过多而使刚玉改性。

这两种杂质很难在冶炼过程中还原，绝大部分仍留在产品中。控制这两种杂质的主要办法是控制原材料的化学成分。

氧化钙会消耗大量的氧化硅，生成铝酸钙，矾土中有0.1%~0.5%的氧化钙；即使是0.4%的氧化钙，也会生成4.76%的铝酸钙，消耗大量氧化铝，严重降低刚玉的质量，如熔点下降和硬度下降。所以对矾土中的氧化钙含量要严格控制。

氧化镁对刚玉熔点起剧烈的影响，因此氧化镁常作为微晶刚玉的微晶促进剂。氧化镁还能提高刚玉的韧性。虽然铝镁尖晶石对刚玉产品质量的影响较小，但是氧化镁对刚玉结晶的限制作用非常大，当氧化镁含量很少的时候就能与氧化铝生成尖晶石。所以对矾土中的氧化镁含量也要严格控制。

一般，矾土中的氧化镁比氧化钙要少，所以比较容易控制。

矾土中的氧化钠和氧化钾是刚玉磨料的有害杂质，虽然在高温冶炼过程中会挥发掉，但是不能被还原。它们的存在会生成低硬度的矿物，如高氯酸钠、高氯酸钾和玻璃质等，会降低刚玉磨料的磨削效果。所以，对其在矾土中的含量必须控制。

说了这么多，影响刚玉化学成分的最主要因素就是原料！因此必须控制原料的化学成分。

冶炼棕刚玉磨料常用的熟矾土的化学成分见下表