一種超低磨耗的瓷球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非金屬研磨介質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低磨耗的陶瓷球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)生產(chǎn)的陶瓷球，無論產(chǎn)品品質(zhì)或生產(chǎn)工藝都存在有明顯的缺陷和弊端，同國外產(chǎn)品相比較，在質(zhì)量和技術(shù)層面上差距很大。
1、傳統(tǒng)的陶瓷工藝法生產(chǎn)陶瓷球，其工序繁復(fù)，廠房占地面大，設(shè)備多，產(chǎn)能低、能耗尚O
2、傳統(tǒng)陶瓷工藝法能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的瓷器類產(chǎn)品，但不完全適應(yīng)超低磨耗的瓷球生產(chǎn)，因?yàn)榇汕虿皇谴善?，前者是后者生產(chǎn)工藝裝備中的I “工具” 一研磨介質(zhì)，所追求的終極目標(biāo)是超低磨耗，以及被研磨的物料對產(chǎn)品不能產(chǎn)生質(zhì)的影響。因此，傳統(tǒng)的陶瓷工藝法，在瓷球生產(chǎn)工藝中，只能借鑒，不能完全套用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種超低磨耗的瓷球及其制備方法，以克服傳統(tǒng)陶瓷工藝法的不足。
本發(fā)明的一種超低磨耗的瓷球是這樣的，其理化指標(biāo):A1203含量71-82%，S12含量26-15%，常溫耐壓強(qiáng)度彡180MPa,密度彡3.25g/cm3，莫氏硬度為8-9級(jí)，磨耗彡0.06g/kg*h。其采用天然鋁礬土原料經(jīng)混合研磨、成型、高溫?zé)?；所述天然鋁礬土化學(xué)成份指標(biāo)為:Ae20372-85%, S12 12-25%, Fe2O3< 1.5%，熔融指數(shù)< 1.8。
這種超低磨耗的瓷球的制備方法是這樣的:采用天然鋁礬土為原料，按以下步驟制備:
(1)全粉料制備:原料經(jīng)混合研磨，細(xì)度控制600目，通過量不低于98%;
(2)物料在研磨前后兩次除鐵，自動(dòng)除鐵機(jī)磁強(qiáng)在8000-12000高斯；
(3)泥料制備:將除鐵后的全粉料加結(jié)合劑硅溶膠溶液，強(qiáng)力攪拌混練15-30分鐘，泥料水份控制在6.5-9% ；
(4)將配好的泥料靜放燜料4-8小時(shí)，讓泥料結(jié)合劑充分浸潤，排除氣體；
(5)成型:燜好的泥料經(jīng)容量加料，金屬鋼模具等靜壓壓制成型，壓力不低于lOOMpa，自動(dòng)脫模得到半成品瓷球；
(6)干燥:成型的瓷球坯體剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥溫度控制在110-180°C，干燥時(shí)間16-24小時(shí)，球坯殘余水份小于1.0% ；
(7)燒成:干燥完后的球坯，揀選后裝入匣缽，入窯碼垛并按燒成曲線燒制；
(8)燒制的成品瓷球，取樣檢測。
其中，步驟(3)中所述硅溶膠溶液濃度為1%_5%。步驟(5)中成型的半成品瓷球干容重控制在2.75-2.8g/cm3。步驟(7)中所述燒成曲線如下: 升溫階段:常溫1650°C，48-58小時(shí)；
保溫階段:1640°C ±10°C，24-32 小時(shí)；
冷卻階段:自然冷卻，不鼓風(fēng)，控制煙道閘板的開啟度；在止火溫度-1350°C，可急冷；1300°C以后，緩慢自然冷卻，以免冷卻收縮應(yīng)力產(chǎn)生看不見的裂紋。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、與現(xiàn)有的普通瓷球相比較，簡化了生產(chǎn)工序，精簡了設(shè)備設(shè)施，減少了廠房及廠房占地面積，在相同產(chǎn)量規(guī)模的條件下，裝機(jī)容量減少30%，建筑面積減少20%，占地面積減少30%，崗位用工減少25%，顯然減少了投資數(shù)額。
2、與現(xiàn)有的普通瓷球相比較，其產(chǎn)品質(zhì)量耐磨性提高5倍，研磨效率提高20-40%，磨機(jī)的有效率提高15-25%，使用綜合成本降低，就用戶而言，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本和資金流通量。
3、與現(xiàn)有的普通瓷球相比較，其產(chǎn)品質(zhì)量的提高，其銷售價(jià)格提高1.5-2.5倍，利潤提高2-3倍。就經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益而言，節(jié)約了礦產(chǎn)資源、人力資源，降低了能源消耗，水資源消耗，減少廢氣的排量，有利于環(huán)境的保護(hù)。企業(yè)本身獲得最大的利益，有利于降低投資風(fēng)險(xiǎn)以及日后的發(fā)展。
【具體實(shí)施方式】，
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實(shí)施例1:
超低磨耗瓷球的理化指標(biāo)=Al2O3含量71-82%，S1 2含量26-15%，常溫耐壓強(qiáng)度^ 180MPa,密度 ^ 3.25g/cm3，硬度(莫氏)8-9 級(jí)，磨耗< 0.06g/kg.h。
制備方法:
采用原料為天然鋁礬土，其化學(xué)成份指標(biāo)為:Ae20372-85%，Si0z12-25%, Fe2O3< 1.5%，熔融指數(shù)< 1.8。
全粉料制備，原料經(jīng)混合研磨，細(xì)度控制600目，通過量不低于98%。
物料在研磨前后兩次除鐵，自動(dòng)除鐵機(jī)磁強(qiáng)在8000-12000高斯。
泥料制備，重量配料，百分之百的粉料，外加結(jié)合劑，硅溶膠溶液(濃度1%_5%)，強(qiáng)力攪拌混練15-30分鐘，泥料水份控制在6.5-9%。
配好的泥料，靜放燜料4-8小時(shí)，讓泥料結(jié)合劑充分浸潤，排除氣體。
成型，等靜壓壓制成型，壓力不低于lOOMpa，燜好的泥料經(jīng)容量加料，金屬鋼模具，自動(dòng)脫模，半成品瓷球干容重(密度)控制在2.75-2.8g/cm3。
干燥，成型的瓷球坯體剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥溫度控制在110-180°C，干燥時(shí)間16-24小時(shí)，球還殘余水份小于1.0%。
燒成，高溫節(jié)能環(huán)保型輪式窯，剛玉一莫來石匣缽。干燥完后的球坯，揀選后裝入匣缽，入窯碼垛。按以下燒成曲線燒制。
升溫階段:常溫1650°C，48-58小時(shí)。
保溫階段:1640°C ±10°C，24-32 小時(shí)。
冷卻階段:自然冷卻，不鼓風(fēng)，控制煙道閘板的開啟度，在止火溫度-1350°C，可急冷。1300°C以后，應(yīng)緩慢自然冷卻，以免冷卻收縮應(yīng)力產(chǎn)生看不見的裂紋。
燒制的成品瓷球，取樣檢測，強(qiáng)度、密度、磨耗等關(guān)鍵指標(biāo)，是本發(fā)明的特征體現(xiàn)。 瓷球的特征體現(xiàn)超低磨耗原于材質(zhì)具有的高硬度和很好的耐磨性能。歸根到底，是瓷球生產(chǎn)工藝流程終結(jié)時(shí)，瓷球完成了一系列的物理化學(xué)變化，演變成我們希望得到的“剛玉一莫來石”(Α1203-3Α1203.2Si02)晶相結(jié)構(gòu)的新物體。在自然界中，“剛玉一莫來石”晶體的硬度僅次于最硬的金剛石。
本發(fā)明純屬適用型新型產(chǎn)品新技術(shù)類別，極易形成工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品可取代普通瓷球，推向市場有著廣調(diào)闊的前景。
1、原材料易得。天然鋁礬土，在我國資源豐富，遍布南北數(shù)省，且價(jià)格低廉。
2、銷售市場廣闊。我國陶瓷工業(yè)發(fā)達(dá)，瓷球的需求量大，還可以出口，走向國際市場。
3、容易形成生產(chǎn)能力。本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用，建設(shè)生產(chǎn)線，無需特大的資金投入。如產(chǎn)量在5000噸/年左右噸規(guī)模投資約在1500元一 1800元；如產(chǎn)量在10000噸/年左右，噸規(guī)模投資約在2000-3000萬元。生產(chǎn)工藝裝備技術(shù)容易控制，維修方便，配件易得。消化掌握本發(fā)明技術(shù)，無需高學(xué)歷的專業(yè)人才，崗位用工人力資源不會(huì)緊缺。
當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超低磨耗的瓷球，其特征在于:其理化指標(biāo):A1 203含量71-82%，S1 2含量26-15%，常溫耐壓強(qiáng)度彡180MPa,密度彡3.25g/cm3，莫氏硬度為8-9級(jí)，磨耗彡0.06g/kg.h02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低磨耗的瓷球，其特征在于:其采用天然鋁礬土原料經(jīng)混合研磨、成型、高溫?zé)?；所述天然鋁礬土化學(xué)成份指標(biāo)為:Ae20372-85%，Si0212-25%，F(xiàn)e2O3< 1.5%，熔融指數(shù)< 1.8。3.一種如權(quán)利要求1所述的超低磨耗的瓷球的制備方法，其特征在于:采用天然鋁礬土為原料，按以下步驟制備: (1)全粉料制備:原料經(jīng)混合研磨，細(xì)度控制600目，通過量不低于98%; (2)物料在研磨前后兩次除鐵，自動(dòng)除鐵機(jī)磁強(qiáng)在8000-12000高斯； (3)泥料制備:將除鐵后的全粉料加結(jié)合劑硅溶膠溶液，強(qiáng)力攪拌混練15-30分鐘，泥料水份控制在6.5-9% ； (4)將配好的泥料靜放燜料4-8小時(shí)，讓泥料結(jié)合劑充分浸潤，排除氣體； (5)成型:燜好的泥料經(jīng)容量加料，金屬鋼模具等靜壓壓制成型，壓力不低于lOOMpa，自動(dòng)脫模得到半成品瓷球； (6)干燥:成型的瓷球坯體剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥溫度控制在110-180°C，干燥時(shí)間16-24小時(shí)，球坯殘余水份小于1.0% ； (7)燒成:干燥完后的球坯，揀選后裝入匣缽，入窯碼垛并按燒成曲線燒制； (8)燒制的成品瓷球，取樣檢測。4.據(jù)權(quán)利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述硅溶膠溶液濃度為1%_5%。5.據(jù)權(quán)利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(5)中成型的半成品瓷球干容重控制在2.75-2.8g/cm3。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制備方法，其特征在于:步驟(7)中所述燒成曲線如下: 升溫階段:常溫1650°C，48-58小時(shí)； 保溫階段:1640°C ±10°C，24-32 小時(shí)； 冷卻階段:自然冷卻，不鼓風(fēng)，控制煙道閘板的開啟度；在止火溫度-1350°C，可急冷；1300°C以后，緩慢自然冷卻，以免冷卻收縮應(yīng)力產(chǎn)生看不見的裂紋。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超低磨耗的瓷球及其制備方法，其制造原料來源于天然鋁礬土，其主要化學(xué)成為Al2O3含量為72-83%，SiO2含量為22-15%，經(jīng)混合研磨、成型、高溫?zé)桑频酶邚?qiáng)度，高密度（3.25g/cm3），超硬度（莫氏8-9級(jí)），超低磨耗（≤.06g/kg·h）的瓷球產(chǎn)品。本發(fā)明旨在簡化傳統(tǒng)工藝程序，去掉濕式陳腐，霧化干燥、破碎等工序，取得“均質(zhì)化”的超微細(xì)粉，高溫?zé)纱龠M(jìn)“固相反應(yīng)”，避免低溫液相形成“固熔體”,讓主晶相“剛玉一莫來石”結(jié)晶發(fā)育完全。本發(fā)明制造的瓷球，大大地提高了其性價(jià)比，具有質(zhì)的飛躍。在建陶、特陶、日用陶、耐火材料、醫(yī)藥化工，非金屬礦等行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用前途。
【IPC分類】C04B35/10, C04B35/622, C04B35/185
【公開號(hào)】CN105000868
【申請?zhí)枴緾N201510298749
【發(fā)明人】詹曄, 羅金球
【申請人】貴陽白云云霧鋁礬土煅燒加工廠
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月3日