中鋁耐酸陶瓷研制及其耐酸腐蝕性能研究.pdf

1、中鋁耐酸陶瓷由于具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性,被廣泛應(yīng)用于硫酸制備工業(yè)中。然而,硫酸吸收塔支撐體耐酸陶瓷在酸性環(huán)境中使用時(shí),機(jī)械強(qiáng)度隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而大幅度降低,從而影響陶瓷的穩(wěn)定性,影響制酸效率。若能進(jìn)一步提高陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸腐蝕性能,可提高硫酸的生產(chǎn)效率,并延長(zhǎng)硫酸吸收塔的使用壽命。本文以提高耐酸陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸腐蝕性能為目標(biāo),開(kāi)展了以下幾方面的研究工作。
　　 1.考察了中鋁耐酸陶瓷配方設(shè)計(jì)原則。應(yīng)用于硫酸吸收

2、塔填料支撐體的耐酸陶瓷,要求其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸腐蝕性能。因此,配方設(shè)計(jì)考慮從A12O3的含量比較高的骨架原料、高可塑性粘土以及熔劑礦物三類原料中選擇最優(yōu)的坯料組合。研究發(fā)現(xiàn),煅燒工業(yè)氧化鋁或鋁礬土中主要含有α-A12O3,提高陶瓷中的剛玉相比重,提高其機(jī)械強(qiáng)度。茶園泥是氧化鋁含量達(dá)37％的高可塑性粘土,且其晶體形狀是片狀,有利于形成陶瓷致密化結(jié)構(gòu)。并擬定了六個(gè)中鋁耐酸陶瓷配方,氧化鋁含量為50～73％。
　　 2.探討了

3、中鋁耐酸陶瓷坯料新的制備工藝。為了使煅燒工業(yè)氧化鋁顆粒粒度分布合理,顆粒分散均勻,提高其反應(yīng)活性,實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié),在原料研磨工藝上作出了改進(jìn),提出了以籃式砂磨機(jī)為主體設(shè)備的陶瓷坯料制備方案。探討了研磨工藝對(duì)中鋁耐酸陶瓷坯料制備的影響。分析了籃式砂磨機(jī)制備陶瓷坯料(α—A12O3)制備過(guò)程中原料粒度分布與研磨時(shí)間、研磨體尺寸和研磨速度間的關(guān)系,獲得了用籃式砂磨機(jī)研磨陶瓷原料的理想工藝條件,當(dāng)采用直徑為2.2mm ZrO2研磨珠,研磨轉(zhuǎn)速為2

4、500+10rpm,α—A12O3粉末顆粒粒徑下降效率最明顯,物料研磨1h后,D50粒徑達(dá)到1μm。
　　 3.研究了中鋁耐酸陶瓷燒結(jié)過(guò)程中的影響因素。添加燒結(jié)助劑鋰輝石、毒重石,有助于實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié),且燒結(jié)助劑的添加有利于陶瓷致密化,進(jìn)而提高陶瓷的機(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn),隨著燒結(jié)溫度升高,陶瓷體積密度增大,有利于晶體的生長(zhǎng)以及陶瓷致密化。若燒結(jié)溫度過(guò)高,則會(huì)使陶瓷由于過(guò)燒而形成缺陷,降低陶瓷的體積密度。在相同的燒結(jié)溫度下,隨著保溫時(shí)

5、間延長(zhǎng),陶瓷體積密度越高,坯體越致密。
　　 4.分析了中鋁耐酸陶瓷耐酸腐蝕性能的影響因素。研究表明陶瓷燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間均對(duì)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)有影響,進(jìn)而影響陶瓷的耐酸腐蝕性能。陶瓷氣孔量越少,結(jié)構(gòu)越致密,耐腐蝕性能越高。若陶瓷在98％wt濃硫酸中腐蝕,在反應(yīng)初期陶瓷質(zhì)量損失比較小,當(dāng)腐蝕24h后,腐蝕加劇,質(zhì)量損失急劇增加,在腐蝕后期,陶瓷腐蝕質(zhì)量損失率保持穩(wěn)定。并且陶瓷在不同的酸溶液溫度下腐蝕,其腐蝕程度不同,若陶瓷與酸界面接