板狀剛玉又稱板狀氧化鋁(TabularAlumina)，一種燒結(jié)氧化鋁，略低于α-Al2O3熔點(diǎn)(2050℃)1925℃高溫下快速燒結(jié)，晶粒達(dá)到燒結(jié)完全再結(jié)晶α-Al2O3，呈現(xiàn)二維平面板片狀且有較多晶間晶內(nèi)圓形封閉氣孔顯微結(jié)構(gòu)特征。

      板狀剛玉1934年由ThomasS.Curtis其發(fā)明豎窯燒結(jié)得到，1935年經(jīng)間試驗(yàn)后便商業(yè)化生產(chǎn)，用作耐火材料陶瓷行業(yè)窯爐內(nèi)襯材料。20世紀(jì)50年代，才作為大宗耐火材料骨料應(yīng)用于耐火行業(yè)。這個期間，美國鋁業(yè)(現(xiàn)已改名為安邁鋁業(yè))開發(fā)了一系列以低Na2O工業(yè)氧化鋁為原料板狀剛玉產(chǎn)品。

       我國板狀剛玉發(fā)展歷程

       板狀剛玉國內(nèi)發(fā)展歷程大致可以劃分為四個階段：初期接觸階段、了解發(fā)展階段、嘗試生產(chǎn)階段、發(fā)展壯大階段。

       初步接觸階段

       20世紀(jì)70年代，武鋼07工程采用了以美國產(chǎn)板狀剛玉為原料生產(chǎn)高鋁磚，從而國內(nèi)耐材行業(yè)才接觸到板狀剛玉，隨著寶鋼開工建設(shè)，引進(jìn)了一些高檔耐材制品生產(chǎn)技術(shù)，如滑板、連鑄三大件等，由于生產(chǎn)需要，必須從美國鋁業(yè)進(jìn)口板狀剛玉作為其主要原料。

       了解發(fā)展階段

       1992年美國鋁業(yè)贈送給洛陽耐火材料研究院一批顆粒料，經(jīng)過該院深入剖析，對板狀剛玉才有了較透徹了解。之后，美國鋁業(yè)又將該產(chǎn)品引入國并推廣應(yīng)用。由于受到美國鋁業(yè)技術(shù)控制，國內(nèi)企業(yè)難以獲得其生產(chǎn)技術(shù)。為促進(jìn)民族工業(yè)發(fā)展，國耐火材料行業(yè)協(xié)會對燒結(jié)剛玉發(fā)展十分重視，“八五”、“九五”發(fā)展規(guī)劃都作為重要課題攻關(guān)。國內(nèi)科研院所、生產(chǎn)單位也展開連續(xù)不斷探索，從上世紀(jì)90年代天津大學(xué)沈繼耀教授課題組與原梅河口砂輪廠技術(shù)人員進(jìn)行了電熔法實(shí)驗(yàn)，并通過技術(shù)鑒定，但由于使用技術(shù)限制未達(dá)到預(yù)期目，產(chǎn)品性能、理化指標(biāo)達(dá)不到使用要求，因而未形成市場供應(yīng)。

       嘗試生產(chǎn)階段

       與此同時，山東鋁業(yè)建設(shè)一座直徑200mm豎窯試驗(yàn)生產(chǎn)燒結(jié)板狀剛玉，1996年濟(jì)南市平陰魯耐新型材料廠山東鋁業(yè)試驗(yàn)基礎(chǔ)上試建了一座直徑為400mm豎窯生產(chǎn)燒結(jié)板狀剛玉。

       1999年漢秦元新材料有限公司廣泛考察研究基礎(chǔ)上，以洛陽耐火材料研究院陜西冶金設(shè)計(jì)院為主，聯(lián)合濟(jì)南市平陰魯耐新型材料廠張會友等技術(shù)人員，于2001年建設(shè)了1條年產(chǎn)4000噸燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)線，于2002年9月生產(chǎn)出了滿足用戶使用要求產(chǎn)品，揭開了燒結(jié)板狀剛玉國產(chǎn)化大規(guī)模生產(chǎn)序幕。

       發(fā)展壯大階段

       漢秦元新材料有限公司燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)調(diào)試成功后，2003年10月份，淄博泰貝利爾鋁鎂有限公司燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)線開工建設(shè)。2005年江蘇晶輝耐火材料有限公司開始建設(shè)燒結(jié)板狀剛玉豎窯生產(chǎn)線;浙江自立股份有限公司2009~2011年3年間，每年投資建設(shè)一條板狀剛玉生產(chǎn)線，目前板狀剛玉產(chǎn)能達(dá)到40000噸/年。通過近10年研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)板狀剛玉工業(yè)化、規(guī)模化、國產(chǎn)化。

       板狀剛玉生產(chǎn)基本過程

       球磨

       采用拜耳法輕燒氧化鋁粉為原料，進(jìn)行連續(xù)球磨，細(xì)度比表面積需達(dá)到一定要求，有助于氧化鋁粉燒結(jié)與致密化。

       成球

       磨細(xì)后粉采用成球盤或成球筒成球。成型后坯球需具有一定強(qiáng)度，避免運(yùn)往干燥器過程破裂。針對成球過程半成品球含水量高、易分層、干燥困難等問題進(jìn)行相應(yīng)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，妥善解決。

       干燥

       成形后坯球進(jìn)入干燥器內(nèi)，利用豎窯內(nèi)逆流熱風(fēng)干燥除去約15%(w)水分。但豎窯內(nèi)溫度要嚴(yán)格控制，以免坯球內(nèi)部產(chǎn)生裂紋分層，甚至結(jié)塊堵爐等，最終造成球流運(yùn)行斷，干燥質(zhì)量下降。

       燒結(jié)

       坯球干燥后進(jìn)入豎窯。燒結(jié)溫度為1900~1950℃。通過控制豎窯內(nèi)熱風(fēng)溫度及流速，獲得晶體發(fā)育充分、燒結(jié)完全板狀剛玉結(jié)構(gòu)。燒成后經(jīng)過冷卻、撿選(撿出過燒欠燒制品)、檢驗(yàn)(對燒結(jié)完全制品進(jìn)行物化指標(biāo)檢測)、破碎篩分后，可以獲得不同粒徑尺寸產(chǎn)品。
       圖給出了浙江自立股份有限公司生產(chǎn)板狀剛玉顯微結(jié)構(gòu)圖。可以看出：低倍下剛玉晶粒大小50~200μm左右，晶內(nèi)含有大量微米級氣孔，晶粒延臺階狀生長，使板狀剛玉具有優(yōu)異熱震穩(wěn)定性，從而耐火材料行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用。

       板狀剛玉發(fā)展趨勢

       原料選用發(fā)展趨勢

       板狀剛玉生成過程其實(shí)氧化鋁粉自身晶型轉(zhuǎn)變及晶粒異常長大過程，雜質(zhì)大部分都?xì)埩舢a(chǎn)品內(nèi)，因此氧化鋁粉原材料優(yōu)劣決定著板狀剛玉產(chǎn)品質(zhì)量，目前板狀剛玉生產(chǎn)普遍以進(jìn)口工業(yè)氧化鋁粉為主要原料，當(dāng)前氧化鋁粉價(jià)格居高不下情況下，從板狀剛玉生產(chǎn)制造成本產(chǎn)品性能上對比分析研究，若能全部采用國產(chǎn)氧化鋁粉或部分采用國產(chǎn)氧化鋁粉替代進(jìn)口氧化鋁粉進(jìn)行生產(chǎn)，不僅對生產(chǎn)企業(yè)具有一定指導(dǎo)意義，而且對整體個行業(yè)也一個有益借鑒。

       應(yīng)用領(lǐng)域

       (1)由于客戶按照噸鋼結(jié)算來支付耐材費(fèi)用，所以，耐火材料不消耗越多越好，而消耗量越少，這樣其利潤相對越高。為降低耐火材料消耗，提高耐材利潤，就要求耐材生產(chǎn)商提高產(chǎn)品品質(zhì)，積極研發(fā)高壽命耐用型耐火材料。板狀剛玉作為氧化鋁骨料頂級骨料原料使用量將更加被廣泛使用。

       (2)由于節(jié)能減排要求，電費(fèi)價(jià)格上漲，勢必帶來電熔白剛玉價(jià)格上升。耐火原料應(yīng)用，板狀剛玉最大競爭原料為白剛玉，電熔白剛玉使用量減少，將會大大增加板狀剛玉使用量。

       (3)板狀剛玉市場容量會進(jìn)一步擴(kuò)大。

       沈繼耀等人曾研究了板狀剛玉(TA)與電熔白剛玉(FWA)用作顆粒料或基質(zhì)料配料時對制品抗折強(qiáng)度及抗熱震性能影響，結(jié)果表明：采用TA或FTC作顆粒料時各項(xiàng)性能無顯著改善，但采用TA或FTC作為基質(zhì)料要比FWA作基質(zhì)料更能提高耐火材料抗折強(qiáng)度、抗熱震性能及抗侵蝕性能。由于板狀剛玉板片狀結(jié)構(gòu)及晶間封閉氣孔特點(diǎn)決定，能使耐材性能得到提升，從而使板狀剛玉可部分或全部替代電熔剛玉及白剛玉。

       板狀剛玉既可作為主成分用于鋁碳質(zhì)、鋁鎂碳質(zhì)、鎂鋁碳質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)、鋁鉻質(zhì)耐火磚，也可作為富化氧化鋁成分引入到高鋁不定形耐火材料，可以廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鑄造、陶瓷等行業(yè)，其鋼鐵行業(yè)應(yīng)用幾乎涵蓋了煉鐵煉鋼全過程。

       生產(chǎn)企業(yè)、產(chǎn)能增加趨勢

       具目前不完全統(tǒng)計(jì)，截止2012年底，全國建成與建產(chǎn)能約30萬噸，實(shí)際生產(chǎn)量約17萬噸，2012年預(yù)計(jì)全年產(chǎn)量約25萬噸左右。經(jīng)過國內(nèi)生產(chǎn)工廠努力，國際市場已經(jīng)開始接受國板狀剛玉產(chǎn)品，產(chǎn)品已經(jīng)被日本、韓國、美國、印度、土耳其、伊朗、東南亞地區(qū)用戶所認(rèn)可。

       存在問題

       外觀顏色不穩(wěn)定

       由于工業(yè)氧化鋁里含有部分微量MgO、CuO,受到爐內(nèi)氣氛影響時，出窯料有時會出現(xiàn)淡黃色、與淡紫色，與國外公司產(chǎn)品從外觀上有明顯差距。這與國內(nèi)窯爐控制水平有關(guān)，短時間內(nèi)難以解決。

       燒結(jié)球形料分層比例

       國內(nèi)生產(chǎn)工廠采用筒式成球機(jī)來成球，基本上解決了成球關(guān)鍵技術(shù)，但關(guān)于成球機(jī)轉(zhuǎn)速、加水量與速度，加母球量與速度，加粉量與速度之間關(guān)系，還沒有探索出它們之間內(nèi)關(guān)系，也難于穩(wěn)定保障成球過程出現(xiàn)分層現(xiàn)象。另外，烘干球體方式也會影響到。從各生產(chǎn)工廠生產(chǎn)顆粒料來看，分層料比例多，這最急需解決問題。

       存產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)

       近年來，產(chǎn)能增加迅猛，一些大型耐火材料生產(chǎn)工廠，有計(jì)劃自己上馬板狀剛玉生產(chǎn)線。如白剛玉生產(chǎn)條件沒有大變化，市場空間已經(jīng)不能承受30萬噸左右板狀剛玉產(chǎn)能。

       隨著經(jīng)濟(jì)形勢變化，一些板狀剛玉生產(chǎn)工廠勢必舉起價(jià)格戰(zhàn)大旗來搶占市場。