[go: up one dir, main page]

RU2582399C2 - Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения - Google Patents

Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения Download PDF

Info

Publication number
RU2582399C2
RU2582399C2 RU2014125555/05A RU2014125555A RU2582399C2 RU 2582399 C2 RU2582399 C2 RU 2582399C2 RU 2014125555/05 A RU2014125555/05 A RU 2014125555/05A RU 2014125555 A RU2014125555 A RU 2014125555A RU 2582399 C2 RU2582399 C2 RU 2582399C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
weight
corundum
alumina
particles
sio
Prior art date
Application number
RU2014125555/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014125555A (ru
Inventor
Себастьян ЗАХЗЕ
Андреас Бергер
Original Assignee
Сентер Фор Эбрейсивз Энд Рифрэкториз Рисерч Энд Девелопмент - С.А.Р.Р.Д. Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сентер Фор Эбрейсивз Энд Рифрэкториз Рисерч Энд Девелопмент - С.А.Р.Р.Д. Гмбх filed Critical Сентер Фор Эбрейсивз Энд Рифрэкториз Рисерч Энд Девелопмент - С.А.Р.Р.Д. Гмбх
Publication of RU2014125555A publication Critical patent/RU2014125555A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2582399C2 publication Critical patent/RU2582399C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/38—Preparation of aluminium oxide by thermal reduction of aluminous minerals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/021—After-treatment of oxides or hydroxides
    • C01F7/027—Treatment involving fusion or vaporisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5296—Constituents or additives characterised by their shapes with a defined aspect ratio, e.g. indicating sphericity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2244—Oxides; Hydroxides of metals of zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2272—Ferric oxide (Fe2O3)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к содержащим оксид титана частицам оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также к способу их получения. Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда имеют содержание оксида алюминия >97,0 вес.%, оксида титана от 1,3 до 1,8 вес.%, оксида железа (III) от 0,05 до 0,2 вес.%, оксида кремния от 0,1 до 0,5 вес. %, оксида натрия от 0,05 до 2,0 вес.% и содержание оксида циркония от 0,02 до 0,1 вес.%. При этом отношение суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O меньше 10. Частицы оксида алюминия имеют среднеарифметическую компактность <0,8. Изобретение позволяет получить частицы оксида алюминия, содержащие оксид титана, применяемые для получения абразивных и/или огнеупорных материалов. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к содержащим оксид титана частицам оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, с отличительными признаками ограничительной части п. 1 формулы изобретения, а также к способу их получения.
Плавленые корунды благодаря их высокой твердости и их высокой температуре плавления применяются в качестве абразивов и огнеупорных материалов. Получение осуществляют путем плавки сырья в электродуговой печи. В зависимости от используемого сырья различают так называемые бокситовые корунды, которые получают из боксита как сырья с помощью восстановительной плавки в электродуговой печи, и глиноземные корунды, при получении которых в качестве сырья используют глиноземы, полученные из боксита химическим способом щелочной варки.
Природные бокситы помимо оксида алюминия содержат в основном оксид железа, оксид титана и оксид кремния в качестве примесей, которые частично удаляются при восстановительной плавке в электродуговой печи. Таким способом получают известные в области абразивных материалов и огнеупорной промышленности нормальные корунды с содержанием TiO2 около 3 вес.% и электрокорунды повышенной чистоты с содержанием TiO2 около 1,6 вес.%.
Содержание оксида титана влияет на физические свойства продуктов. Так, содержащие оксид титана бокситовые корунды отличаются высокой вязкостью, которую можно еще больше увеличить путем последующей термообработки.
Анализ содержания оксида титана является важным способом контроля качества во время плавки. В процессе получения бокситового корунда углерод восстанавливает часть TiO2 до Ti2O3, который в известной степени растворим в оксиде алюминия.
При отжиге в присутствии кислорода образуется характерный сине-стальной цвет, который объясняется образованием фаз Ti3+/Ti4+. Образование синего цвета, который можно рассматривать как показатель вязкости частиц оксида алюминия, сильно зависит от содержания оксида титана (Ti2O3), растворенного в твердой форме.
Вторую большую группу плавленых корундов составляют так называемые корунды высшего качества, которые получают на основе кальцинированного глинозема в электродуговой печи. Наряду с чистым корундом высшего качества - белым корундом, известны также легированные оксидом хрома корунды высшего качества, которые имеют розовую или темно-красную окраску.
Вышеописанный уровень техники отражен в многочисленных публикациях, из которых далее будут указаны только два выбранных примера.
Так, в документе US 4157898 описано шлифовальное зерно из плавленого оксида алюминия на основе глинозема с содержанием восстановленного оксида титана от 0,42 вес.% до 0,84 вес.%. Документ DE 3408952 C2 описывает способ получения корунда путем восстановительной плавки боксита в электродуговой печи, при котором боксит плавят с одновременным восстановлением при добавке металлического алюминия.
Хотя получение плавленого корунда в электродуговой печи известно уже более 100 лет, и сегодня все еще предпринимаются усилия дополнительно улучшить способ и продукты, причем в последнее время часто в качестве цели на переднем плане стоит снижение издержек производства, которые в существенной степени обусловлены расходами на сырье и энергию.
Так, ввиду повышающейся цены на боксит, пытались заменить боксит как сырье для получения электрокорунда повышенной чистоты на кальцинированный глинозем, что ранее из-за заметной разницы стоимости боксита и глинозема считалось не очень целесообразным экономически, так как специалист, кроме того, не мог ожидать, что в результате замены одного сырья на другое по существу с таким же химическом составе будет получена значительная разница качества.
Однако авторами настоящего изобретения неожиданно было обнаружено, что заменой боксита на кальцинированный глинозем удается получить частицы плавленого оксида алюминия, содержащие оксид титана, которые имеют свойства, отличающие их от обычного электрокорунда повышенной чистоты на основе боксита, и которые дают технические преимущества для определенных приложений.
Далее настоящее изобретение будет пояснено на примерах осуществления.
Пример 1 (получение электрокорунда повышенной чистоты)
Получение электрокорундов повышенной чистоты, использующихся в дальнейшем для сравнительного исследования, осуществлялось согласно стандартной рецептуре, соответствующей уровню техники, которая сознательно подбиралась в соответствии с будущими требованиями к производству, так что использовались рециклинговый материал и отходы опытного производства. Для продукта на основе глинозема FR (al) вместо обычного в стандартном продукте боксита использовали чистый глинозем с добавками, содержащими Fe, Ti и Si, чтобы скорректировать химический состав электрокорунда повышенной чистоты.
Электрокорунды повышенной чистоты, полученные на основе этой рецептуры в процессе плавки, обозначенные FR (bx) и FR (al), имели химический состав, приведенный в таблице 1.
Таблица 1
  FR (bx) FR (al)
    1100°C 1300°C   1100°C 1300°C
Fe2O3 0,61 0,18 0,20 0,12 0,09 0,10
SiO2 0,85 0,63 0,54 0,34 0,35 0,29
TiO2 1,77 1,68 1,63 1,60 1,49 1,51
ZrO2 0,14 0,15 0,14 0,05 0,04 0,04
Na2O 0,04 0,03 0,03 0,11 0,11 0,08
Al2O3 96,45 97,19 97,34 97,69 97,82 97,88
Остальное 0,14 0,14 0,12 0,09 0,10 0,10
Сумма 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
В зависимости от назначения электрокорунды повышенной чистоты, обработанные для шлифовального порошка, подвергают последующей дополнительной термообработке при 1100°C или 1300°C. Соответствующие дополнительно обработанные продукты подвергали также химическому анализу, их состав приведен в таблице выше. Из приведенной выше таблицы видно, в частности, что имеется существенная разница в содержаниях SiO2, Fe2O3, ZrO2 и Na2O между этими двумя разными сортами электрокорунда повышенной чистоты, FR (al) и FR (bx).
Так, полученные содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе глинозема отличаются тем, что отношение суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O составляет менее 10.
На приведенной в качестве фигуры 1 диаграмме эти зависимости или характерные различия в химическом составе представлены графически, причем можно видеть, что имеется значительное отличие отношения "x" суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O между предлагаемыми изобретением частицами оксида алюминия FR (al), полученными из глинозема, и обычными частицами оксида алюминия на основе боксита FR (bx), причем полученные численные значения отличаются почти в 10 раз. Типичные области для соответствующих частиц оксида алюминия отмечены обводкой.
Первоочередной целью экспериментов с плавкой было заменить сырье для получения принятого на рынке стандартного продукта. Таким образом, стремились к химическому составу, который соответствовал бы исходным спецификациям продукта. Правда, из-за замены сырья могут иметь место незначительные изменения в отношении примесей или сопутствующих веществ.
Качественные исследования полученных в результате частиц оксида алюминия показали прежде всего, что облегчается "синее горение" электрокорунда повышенной чистоты на основе глинозема, что, вероятно, можно объяснить обусловленным сырьем пониженным содержанием оксида циркония в конечном продукте. Так, в обычном электрокорунде повышенной чистоты доля оксида циркония составляет, как правило, около 0,15 вес.%, что объясняется примесями ZrO2 в боксите. В результате замены сырья и использования кальцинированного глинозема удалось удерживать долю оксида циркония в конечном продукте ниже 0,1 вес.%, предпочтительно ниже 0,05 вес.%, что обеспечивает вышеописанные преимущества при синем горении электрокорунда повышенной чистоты.
Сравнительные испытания на шлифование, которые проводились в рамках исследования электрокорундов повышенной чистоты на основе глинозема, показали, что в определенных областях применения достигается очень существенное повышение производительности, что трудно объяснить незначительным изменением химического состава.
Пример 2 (испытание на шлифование/пластинчатые шлифовальные круги)
Абразивные зерна из электрокорунда повышенной чистоты крупностью P40 использовались в ламельных шлифовальных кругах, при этом стандартный материал на основе боксита, обозначенный BFRPL (bx), сравнивался с обозначенным как пример 1 электрокорундом повышенной чистоты на основе глинозема BFRPL (al). Обрабатывалась железная пластина размерами 600 мм × 5 мм × 60 мм, причем съем производился с поверхности 60 мм × 5 мм. Результаты испытаний на шлифование приведены в таблице 2.
Таблица 2
Электрокорунд повышенной чистоты BFRPL(bx) BFRPL(al)
Съем (г) 490 г 714 г
Ресурс стойкости (мин) 14,3 23,0
Скорость резки (об/мин) 34,2 31,0
У электрокорунда повышенной чистоты на основе глинозема можно видеть заметное повышение производительности (более значительный съем материала) благодаря более высокому ресурсу стойкости инструмента, при этом скорость резки снижается лишь незначительно.
Пример 3 (испытание на шлифование / отрезные круги)
Из электрокорунда повышенной чистоты с размером зерна P36 изготавливали отрезные круги на пластмассовой связке с диаметром 180 мм, которыми резали конструкционную сталь ST37 размером 30,4 мм × 8,2 мм. Для этого после каждых трех надрезов производили 12 резок при частоте вращения 8000 об/мин и установке снимаемого слоя 0,9 см2/сек. Результаты сведены в таблице 3.
Таблица 3
Электрокорунд повышенной чистоты BFRPL(bx) BFRPL(al)
G-фактор (см2/см2) 17,5 20,6
Пример 4 [Анализ изображений с помощью ImageJ (версия 1.44p)]
Так как обнаруженную при вышеописанных испытаниях на шлифование разницу производительности трудно было объяснить незначительно отличающимся химическим составом, были проведены дальнейшие сравнительные эксперименты между частицами электрокорунда повышенной чистоты на основе боксита и частицами электрокорунда на основе глинозема, которые были сфокусированы на исследованиях формы зерна. Для этого сравнивали друг с другом полученные в промышленном производстве зерна с крупностью F36, которые были получены на одинаковых дробильных установках в одинаковых условиях из стандартного материала на основе боксита и из электрокорунда повышенной чистоты на основе оксида алюминия. Снимки засыпок шлифовальных зерен F36 получали с помощью светового микроскопа и затем анализировали с помощью компьютерной программы ImageJ (версия 1.44 р).
ПРОГРАММА АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ IMAGEJ (ВЕРСИЯ 1.44Р)
Параметры программы анализа изображений определены следующим образом:
ОКРУГЛОСТЬ
Figure 00000001
КОЭФФИЦИЕНТ РАСТЯЖЕНИЯ (СООТНОШЕНИЕ РАЗМЕРОВ)
Figure 00000002
КОМПАКТНОСТЬ (СПЛОШНОСТЬ)
Figure 00000003
Таблица 4
  Электрокорунд повышенной чистоты FR(bx) (боксит) Электрокорунд повышенной чистоты
FR (al) (глинозем)
Среднее значение Среднее значение
Округлость 0,512 0,488
Коэффициент растяжения 1,410 1,564
Компактность 0,836 0,782
Что касается округлости и коэффициента растяжения, то видно, что разница между обоими сортами электрокорундов повышенной чистоты несущественная, тогда как разницу компактностей следует считать значительной. Электрокорунд повышенной чистоты на основе глинозема имеет значительно меньшую среднеарифметическую компактность, что свидетельствует о ломкой, остроугольной форме, которую следует рассматривать как возможную причину улучшенной производительности шлифования.
Фиг. 2 показывает рядом друг с другом в увеличении фрагменты снимков со светового микроскопа шлифовальных зерен крупностью F36 из предлагаемых изобретением содержащих оксид титана частиц оксида алюминия на основе глинозема и из обычных содержащих оксид титана частиц оксида алюминия на основе боксита, причем обведены очертания типичных зерен и выделены белым, чтобы показать различия. При этом видно, что содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе глинозема, FR (al) имеют более острые края и оказываются более угловатыми, чем содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе боксита, FR (bx).
Таким образом, объектом настоящего изобретения являются содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, с химическим составом, рассчитанным каждый раз на полный вес плавленого корунда: Al2O3>97,0 вес.%, Fe2O3<0,2 вес.%, например, Fe2O3 от 0,05 до 0,2 вес.%, SiO2<0,5 вес.%, например, SiO2 от 0,1 до 0,5 вес.%, TiO2 от 1,3 до 1,8 вес.%, ZrO2<0,1 вес.%, например, ZrO2 от 0,02 до 0,1 вес.%, Na2O от 0,05 до 2,0 вес.% и прочее (CaO, MgO, K2O)<0,2 вес.%.
Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия имеют среднеарифметическую компактность <0,8, причем мерой компактности является рассчитанная с помощью обработки изображений и определенная как отношение площади поверхности реальных частиц (A) к площади поверхности выпуклых частиц (B) сплошность (S).
Предлагаемые изобретением содержащие оксид титана частицы оксида алюминия отличаются, кроме того, тем, что отношение суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O меньше 10.
Один выгодный вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает, что титансодержащие частицы оксида алюминия имеют содержание ZrO2<0,05 вес.%.
Объектом настоящего изобретения является также способ получения содержащих оксид титана частиц оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема. Способ включает этапы плавки сырья, содержащего смесь Al2O3, TiO2, SiO2 и Fe2O3, в электродуговой печи в присутствии железной стружки и угля, охлаждения расплавленной смеси, чтобы получить твердый блок, состоящий в основном из корунда, и измельчения и обработки полученного таким образом корундового блока до частиц с определенным распределением по размерам. При этом в качестве сырья используются сырье, имеющее низкое содержание примесей, выбранное из группы, состоящей из кальцинированного глинозема, рутила, ильменита и железной руды, в таких количествах, чтобы получить содержащие оксид титана частицы оксида алюминия со следующим химическим составом: Al2O3>97,0 вес.%, Fe2O3<0,2 вес.%, например, Fe2O3 от 0,05 до 0,2 вес.%, SiO2<0,5 вес.%, например, SiO2 от 0,1 до 0,5 вес.%, TiO2 от 1,3 до 1,8 вес.%, ZrO2<0,1 вес.%, например, ZrO2 от 0,02 до 0,1 вес.%, Na2O от 0,05 до 2,0 вес.% и прочее (CaO, MgO, K2O)<0,2 вес.%.
Среднеарифметическая компактность полученных так частиц оксида алюминия меньше 0,8, причем мерой компактности является рассчитанная с помощью обработки изображений и определенная как отношение площади поверхности реальных частиц (A) к площади поверхности выпуклых частиц (B) сплошность (S).
Полученные таким способом содержащие оксид титана частицы оксида алюминия находят применение для получения абразивных материалов и/или огнеупорных материалов.

Claims (5)

1. Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, с химическим составом:
Al2O3 >97,0 вес. % Fe2O3 0,05-0,2 вес. % SiO2 0,1-0,5 вес. % TiO2 1,3-1,8 вес. % ZrO2 0,02-0,1 вес. % Na2O 0,05-2,0 вес. % и прочее (CaO, MgO, K2O) <0,2 вес. %

рассчитанным каждый раз на полный вес плавленого корунда, отличающиеся тем, что отношение суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O меньше 10.
2. Частицы оксида алюминия по п. 1, отличающиеся тем, что они имеют среднеарифметическую компактность <0,8, причем мерой компактности является определенная с помощью обработки изображений сплошность (S), выраженная как
Figure 00000004
где S - сплошность, см2/см2, A - реальная площадь поверхности частицы, В - площадь поверхности выпуклой частицы.
3. Способ получения содержащих оксид титана частиц оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, включающий этапы:
- плавки сырья, содержащего смесь Al2O3, TiO2, SiO2 и Fe2O3, в электродуговой печи в присутствии железной стружки и угля,
- охлаждение расплавленной смеси, чтобы получить твердый блок, состоящий в основном из корунда, и
- измельчение и обработка полученного таким образом корундового блока до частиц с определенным распределением по размерам,
причем сырье выбирают таким образом, чтобы получить содержащие оксид титана частицы оксида алюминия с химическим составом:
Al2O3 >97,0 вес. % Fe2O3 0,05-0,2 вес. % SiO2 0,1-0,5 вес. % TiO2 1,3-1,8 вес. % ZrO2 0,02-0,1 вес. % Na2O 0,05-2,0 вес. % и прочее (CaO, MgO, K2O) <0,2 вес. %

и среднеарифметической компактностью<0,8, причем мерой компактности является определенная с помощью обработки изображений сплошность, выраженная как
Figure 00000005
где S - сплошность, см2/см2, A - реальная площадь поверхности частицы, В - площадь поверхности выпуклой частицы.
4. Способ по п. 3, в котором сырье, содержащее смесь Al2O3, TiO2, SiO2 и Fe2O3, выбирают из группы, состоящей из кальцинированного глинозема, рутила, ильменита и железной руды.
5. Применение частиц оксида алюминия по п. 1 или 2 для получения абразивных материалов и/или огнеупорных материалов.
RU2014125555/05A 2011-11-25 2012-11-23 Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения RU2582399C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011087147.0A DE102011087147B4 (de) 2011-11-25 2011-11-25 Titanoxidhaltige Aluminiumoxidpartikel auf Basis von im elektrischen Lichtbogenofen aus kalzinierter Tonerde geschmolzenem Korund sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung
DE102011087147.0 2011-11-25
PCT/EP2012/073471 WO2013076249A2 (de) 2011-11-25 2012-11-23 Titanoxidhaltige aluminiumoxidpartikel auf basis von im elektrischen lichtbogenofen aus kalzinierter tonerde geschmolzenem korund sowie ein verfahren zu deren herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014125555A RU2014125555A (ru) 2015-12-27
RU2582399C2 true RU2582399C2 (ru) 2016-04-27

Family

ID=47429738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014125555/05A RU2582399C2 (ru) 2011-11-25 2012-11-23 Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9163128B2 (ru)
EP (1) EP2782871B1 (ru)
JP (1) JP6034395B2 (ru)
KR (1) KR101577924B1 (ru)
CN (1) CN103958413B (ru)
BR (1) BR112014012106B1 (ru)
DE (1) DE102011087147B4 (ru)
RU (1) RU2582399C2 (ru)
WO (1) WO2013076249A2 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011087147B4 (de) 2011-11-25 2015-02-26 C.A.R.R.D. Gmbh Titanoxidhaltige Aluminiumoxidpartikel auf Basis von im elektrischen Lichtbogenofen aus kalzinierter Tonerde geschmolzenem Korund sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung
DE102013111006B4 (de) * 2013-10-04 2015-10-22 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Polykristalline poröse Al2O3-Körper auf Basis von geschmolzenem Aluminiumoxid mit erhöhter Zähigkeit
RU2620800C1 (ru) * 2015-12-08 2017-05-29 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ получения плавленого корунда
CN105622074A (zh) * 2016-01-03 2016-06-01 安徽律正科技信息服务有限公司 一种用于金属精细研磨的研磨石
SI3475378T1 (sl) * 2016-06-28 2020-12-31 Showa Denko K.K., Elektrotaljena zrna aluminijevega oksida, proizvodni postopek za elektrotaljena zrna aluminijevega oksida, brusilni kamen in oplaščen abraziv
CN109092514B (zh) * 2018-07-25 2021-04-06 信阳核工业新材料有限公司 一种高流动性石英粉的制备方法
CN109181642B (zh) * 2018-10-08 2020-11-03 贵州银星新材料科技有限公司 一种半脆刚玉磨料及其制备方法
CN112592162A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 洛阳利尔功能材料有限公司 一种电熔白刚玉生产工艺
KR20230171168A (ko) 2022-06-13 2023-12-20 주식회사 엔디소프트 화자분할 기술이 적용된 앱을 이용한 단말기 음성 대화 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4111668A (en) * 1976-06-01 1978-09-05 The Carborundum Company Fused aluminum oxide abrasive grain containing reduced titanium oxide
SU1713886A1 (ru) * 1989-06-12 1992-02-23 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени смешанных оксидов алюмини и титана
RU2114888C1 (ru) * 1993-11-15 1998-07-10 Трайбахер Шлайфмитель АГ Способ изготовления абразивного материала
RU2329238C1 (ru) * 2006-11-02 2008-07-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Шихта для изготовления огнеупорных изделий
RU2378198C1 (ru) * 2005-09-21 2010-01-10 Сентер Фор Эбрейсивз Энд Рифрэкториз Рисерч Энд Девелопмент С.А.Р.Р.Д. Гмбх Сферические зерна корунда на основе плавленого оксида алюминия, а также способ их получения

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4157898A (en) 1976-06-01 1979-06-12 The Carborundum Company Fused aluminum oxide abrasive grain containing reduced titanium oxide
DE2658124C3 (de) * 1976-12-22 1982-05-06 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verfahren zur Herstellung von Elektroschmelzkorund
DE3408952C2 (de) 1984-03-12 1986-08-28 Richard Dipl.-Chem. 7888 Rheinfelden Sroka Verfahren zur Herstellung von Korund durch reduzierendes Schmelzen von Bauxit im elektrischen Lichtbogen
AT379979B (de) * 1984-08-01 1986-03-25 Treibacher Chemische Werke Ag Verfahren zur herstellung von schleifmitteln
CN1026404C (zh) * 1991-02-13 1994-11-02 郑州市硅铝材料联营公司 Al2O3含量高于98.5％的电器刚玉的生产方法
SG46650A1 (en) * 1993-04-30 1998-02-20 Hermes Schleifmittel Gmbh & Co Ceramic corundum abbrasive
JP3409826B2 (ja) * 1994-09-10 2003-05-26 謙次郎 上神 硬化アルミナ質材料
JP5781271B2 (ja) * 2007-03-14 2015-09-16 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド ボンド研磨物品および製造方法
MX2011009351A (es) * 2009-03-11 2011-11-02 Saint Gobain Abrasives Inc Articulos abrasivos que incluyen granos de alumina y zirconia fusionados con una forma mejorada.
FR2948657B1 (fr) * 2009-07-28 2013-01-04 Saint Gobain Ct Recherches Grains fondus d'oxydes comprenant al, ti et produits ceramiques comportant de tels grains
DE102011087147B4 (de) 2011-11-25 2015-02-26 C.A.R.R.D. Gmbh Titanoxidhaltige Aluminiumoxidpartikel auf Basis von im elektrischen Lichtbogenofen aus kalzinierter Tonerde geschmolzenem Korund sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4111668A (en) * 1976-06-01 1978-09-05 The Carborundum Company Fused aluminum oxide abrasive grain containing reduced titanium oxide
SU1713886A1 (ru) * 1989-06-12 1992-02-23 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени смешанных оксидов алюмини и титана
RU2114888C1 (ru) * 1993-11-15 1998-07-10 Трайбахер Шлайфмитель АГ Способ изготовления абразивного материала
RU2378198C1 (ru) * 2005-09-21 2010-01-10 Сентер Фор Эбрейсивз Энд Рифрэкториз Рисерч Энд Девелопмент С.А.Р.Р.Д. Гмбх Сферические зерна корунда на основе плавленого оксида алюминия, а также способ их получения
RU2329238C1 (ru) * 2006-11-02 2008-07-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Шихта для изготовления огнеупорных изделий

Also Published As

Publication number Publication date
EP2782871A2 (de) 2014-10-01
US20150175769A1 (en) 2015-06-25
JP6034395B2 (ja) 2016-11-30
WO2013076249A2 (de) 2013-05-30
BR112014012106A2 (pt) 2017-08-22
WO2013076249A3 (de) 2013-08-01
US9163128B2 (en) 2015-10-20
KR20140095570A (ko) 2014-08-01
RU2014125555A (ru) 2015-12-27
DE102011087147B4 (de) 2015-02-26
EP2782871B1 (de) 2019-01-09
CN103958413A (zh) 2014-07-30
DE102011087147A1 (de) 2013-05-29
CN103958413B (zh) 2016-01-13
JP2015501777A (ja) 2015-01-19
KR101577924B1 (ko) 2015-12-15
BR112014012106B1 (pt) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2582399C2 (ru) Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения
JP4901728B2 (ja) 溶融アルミナ／ジルコニア粒子の混合物
US9005323B2 (en) Abrasive grains based on zirconia alumina
CA2522600A1 (en) Fused ceramic grains based on alumina and magnesia
US9840650B2 (en) Abrasive grains on basis of eutectic alumina zirconia
CN105592981B (zh) 具有增加的韧性的基于熔融氧化铝的多晶多孔Al2O3本体及其用途
CN102482157B (zh) 熔凝氧化铝/氧化锆颗粒的混合物
US1240491A (en) Aluminous abrasive and method of preparing the same.
CN107474796B (zh) 一种氮化物改性氧化铝磨料及其生产工艺
US954808A (en) Electric-furnace product and method of making same.
dos Passos et al. Influence of the addition of niobium oxide on the properties of fused aluminum oxide used in abrasive tools
KR20230117413A (ko) 알루미나 기반 융합된 그레인
RU2674047C1 (ru) Порошок для гидроабразивной резки (варианты)