CN101597163B - 水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，属于功能陶瓷技术领域，包括配料、成型和烧成，其特征在于其配料重量百分比组成为：煅烧α-Al2O3微粉25-35％、刚玉砂30-40％、苏州土15-25％、大同土10-20％、结合剂3-6‰和减水剂3-6‰，制备的陶瓷挂板使用寿命长，使用成本低，可保证水泥产量，降低水泥生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥窑预热器内筒用的大尺寸复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，属于功能陶瓷技术领域。
背景技术
目前，水泥窑预热器内筒材料普遍采用耐热耐磨损的特种合金钢板，因条件要求这种钢板在水泥生产过程中要经过高温作用介质的腐蚀磨损作用，特别是新型干法生产线中窑尾预热器系统的C4、C5级挂板式内筒，长期在900-1050℃介质的腐蚀作用(硫化物、氮化物和氯化物等腐蚀物质)和含尘高速气流的冲刷作用下，钢质钢板受到的侵蚀和磨损严重，其使用寿命一般为8-10月，且价格不菲，通常为7-10万元，因寿命短，需要频繁地更换挂板，影响了生产产量，消耗增加，加大了生产成本。
刚玉材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀和重量轻等一系列优良的性能，与耐热钢相比，其高温使用温度可达1200℃以上，高温下具有耐热钢所无法比拟的耐硫化物、氮化物和氯化物等物质的腐蚀作用，其莫氏硬度一般在9以上，而常温下钢的莫氏硬度为5，因此刚玉材料的耐高温、耐腐蚀性、耐磨损等性能远优于钢材。刚玉是一种高级耐火材料，也是一种高级陶瓷材料，强度非常高，抗热震性较好，但其热膨胀系数高、高温蠕变性较差，在高温、长时间拉应力作用下容易蠕变断裂。不能直接应用，需要调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，制备的陶瓷挂板使用寿命长，使用成本低，可保证水泥产量，降低水泥生产成本。
本发明所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，包括配料、成型和烧成，其配料重量百分比组成为：
煅烧α-Al2O3微粉 25-35％
刚玉砂 30-40％
苏州土 15-25％
大同土 10-20％
结合剂 3-6‰
减水剂 3-6‰。
其中：
煅烧α-Al2O3微粉中Al2O3的含量不低于98％，刚玉砂、苏州土和大同土的中粒径在3-5um，苏州土含铁量小于0.4％，大同土可塑性指数大于12。
结合剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素和聚乙烯醇中的一种或任意两种或三种的任意比例的组合。
减水剂为三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸胺中的一种或任意两种或三种任意比例的组合。
可用机压成型方法成型，依次经过下列步骤：
配料、球磨制浆、震动除铁、喷雾干燥制粉、干压成型、干燥、烧成和后加工处理。
机压成型中原料研磨料浆的中粒径控制在2.5-3.5μm，D90在5μm以下，球磨后的浆料过300目筛，经过离心干燥塔造粒，粉料粒径范围控制在0.5-2.5mm。机压成型压力控制在1000-1100Mpa。
也可用挤出成型方法成型，依次经过下列步骤：配料、球磨制浆、震动除铁、压滤制泥、炼泥、挤出成型、干燥、烧成和后加工处理。挤出成型中原料研磨料浆的中粒径控制在2.5-3.5um，D90在5um以下。坯体烧成时可采用吊烧方法，烧成温度为1300-1450℃，保温时间为2-3h。
本发明未提及部分的工艺控制情况同结构陶瓷的制备，为成熟现有技术，直接沿用即可，不再赘述。本发明中，通过选用合理塑性和低铁杂质含量的原料，并严格控制浆料的粒度，提高了刚玉材料的高温蠕变性能，制备的氧化铝复相陶瓷挂板材质均匀，体积密度为2.88g/cm3，吸水率5％左右，室温弯曲强度45-55Mpa，急冷急热(抗热震性)性能好，加热到1300℃空气冷却热激变性大于3次，高温荷软温度可达1500℃，耐火度高达1700℃，莫氏硬度达9以上，完全可以满足在水泥预热器内使用要求，使用寿命在2年以上。本发明制备方法科学合理，简单易行，便于实施，且符合国家节能减排政策。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
试验所用原料的化学重量百分组成分别如下：
苏州土
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO | K2O | Na2O | 灼减 |
| 含量(wt％) | 38.6 | 46.69 | 0.26 | - | 0.19 | 0.06 | - | 0.03 | 14.01 |
大同土
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO | K2O | 灼减 |
| 含量(wt％) | 39.44 | 43.44 | 0.27 | 0.09 | - | 0.24 | 0.38 | 10.07 |
刚玉砂
| 成分 | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | SiO2 | CaO | Na2O |
| 含量(wt％) | ＞99.0％ | ＜0.1％ | - | ＜0.1％ | ＜0.1％ | - |
煅烧α-Al2O3微粉
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | Na2O | 灼减 |
| 含量(wt％) | 99.0 | 0.10 | 0.04 | 0.30 | 0.20 |
实施例1
本发明所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法如下：
按重量配比煅烧α-Al2O3微粉、刚玉砂、苏州土和大同土分别为30％、35％、20％和15％，结合剂聚乙烯醇5‰，减水剂三聚磷酸钠5‰，以自来水作为溶剂，球磨混合，料浆的中粒径达到2.5-3.5um，D90在5um以下时停止研磨，浆料过300目筛，浆料除铁后经过离心干燥塔造粒，粉料粒径范围控制在0.5-2.5mm。然后粉料放入压机模具内，压机的最高压力为1100MPa。成型好的坯体装入梭式窑或隧道窑内烧成，最高烧成温度为1400℃，保温2h。制品自然降温后根据水泥厂家挂板的安装要求进行后加工处理。
获得的氧化铝复相陶瓷挂板材质均匀，体积密度为2.88g/cm3，吸水率5.1％，室温弯曲强度50Mpa，加热到1300℃空气冷却热激变性大于3次，急冷急热(抗热震性)性能好，高温荷软温度可达1500℃，耐火度高达1700℃，莫氏硬度达9以上，使用寿命在2年以上。
实施例2
本发明所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法如下：
按重量配比煅烧α-Al2O3微粉、刚玉砂、苏州土和大同土分别为30％、35％、20％和l5％，结合剂聚乙烯醇5‰，减水剂三聚磷酸钠5‰，以自来水作为溶剂，球磨混合，料浆的中粒径达到2.5-3.5um，D90在5um以下时停止研磨，浆料过300目筛，浆料除铁后压滤制泥，泥料充分炼泥后，放入真空挤出机内，挤出成型；成型好的坯体经干燥完全后，装入梭式窑内吊烧，最高烧成温度为1450℃，保温2h。制品自然降温后根据水泥厂家挂板的安装要求进行后加工处理。
获得的氧化铝复相陶瓷挂板材质均匀，体积密度为2.88g/cm3，吸水率4.9％，室温弯曲强度52Mpa，加热到1300℃空气冷却热激变性大于3次，急冷急热(抗热震性)性能好，高温荷软温度可达1500℃，耐火度高达1700℃，莫氏硬度达9以上，使用寿命在2年以上。
Claims (8)
1.一种水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，包括配料、成型和烧成，其特征在于其配料重量百分比组成为：
2.根据权利要求1所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于苏州土含铁量小于0.4％，大同土可塑性指数大于12，两者颗粒中粒径均为3-5μm间。
3.根据权利要求1所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于结合剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素和聚乙烯醇中的一种或任意两种或三种的任意比例的组合。
4.根据权利要求1所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于减水剂为三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸胺中的一种或任意两种或三种任意比例的组合。
5.根据权利要求1所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于用机压成型方法成型，依次经过下列步骤：
配料、球磨制浆、震动除铁、喷雾干燥制粉、干压成型、干燥、烧成和后加工处理。
6.根据权利要求5所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于机压成型中原料研磨料浆的中粒径控制在2.5-3.5μm，D90在5μm以下，球磨后的浆料过300目筛，经过离心干燥塔造粒，粉料粒径范围控制在0.5-2.5mm。
7.根据权利要求1所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于用挤出成型方法成型，依次经过下列步骤：
配料、球磨制浆、震动除铁、压滤制泥、炼泥、挤出成型、干燥、烧成和后加工处理。
8.根据权利要求7所述的水泥窑用复相氧化铝陶瓷挂板的制备方法，其特征在于挤出成型中原料研磨料浆的中粒径控制在2.5-3.5um，D90在5um以下。
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