CN102249722A - 原位生成莫来石晶须增強高温陶瓷辊棒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒，采用天然矿物原料及工业化工原料，其组成按重量百分比为：高岭土：15～25％、耐火粘土：5～15％、α-Al2O3微粉：15～25％、硅酸锆：3～10％、含锆钛系矿化剂红柱石：10～20％、耐火刚玉：30～40％，经球磨、搅拌、成型、干燥、1500～1600℃焙烧，保温5～10小时、自然冷却，制得1350℃抗折强度大于57.40Mpa的陶瓷辊棒产品，在高温、高载荷的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、高档大规格玻化瓷砖、技术陶瓷、磁性材料等产品焙烧辊道窑中有广泛应用前景。

Description

原位生成莫来石晶须增強高温陶瓷辊棒
 
技术领域
本发明属于制备陶瓷辊棒的技术领域，具体涉及一种原位生成莫来石晶须
增强高温陶瓷辊棒。
背景技术
陶瓷辊棒是指以粘土质耐火原料与天然矿物原料经过精选、粉碎、成形、煅烧等过程而制成的耐火制品。通常，生产陶瓷辊棒的主要原料有高岭土、耐火粘土、α-Al2O3以及耐火刚玉骨料等。直到今天，辊道窑用陶瓷辊大多还以莫来石-刚玉、莫来石-刚玉-斜锆石为主材质。在这一材质中，耐火刚玉做骨料，高岭土与α-Al2O3高温反应合成莫来石和少量玻璃相作为结合体（基体），基体中还有一定数量的气孔。由于受制造技术和烧成温度的限制，所制得陶瓷辊棒材料结构中主晶相莫来石晶体之间结合力不强，再加上存在较多的玻璃相和气孔，致使材料高温强度偏低蠕变较大，仅可以在1300℃以下的温度和负荷不大的场合使用，严重制约着这一连续、高效、节能型辊道窑的发展和应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好高温抗折强度、抗蠕变能
力、热震性稳定的原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒，采用天然矿物原料及工业化工原料，其组成按重量百分比为：高岭土：15～25％、耐火粘土：5～15％、α-Al2O3微粉：15～25％、硅酸锆：3～10％、含锆钛系矿化剂红柱石：10～20％、耐火刚玉：30～40％，经球磨、搅拌、成型、干燥、1500～1600℃焙烧，保温5～10小时、自然冷却，制得1350℃抗折强度大于57.40Mpa的陶瓷辊棒产品。
所述含锆钛系矿化剂红柱石原料按重量百分比组成为：在100份红柱石精矿中添加5～20％蓝晶石、1～10％ZrO2、1～10％TiO2以及5～20％AlF。
所述含锆钛系矿化剂红柱石原料粒径＜10微米。
本发明配制出一种含锆钛系矿化剂，该矿化剂在一定温度下与基材之间发
生物理化学反应，产生特征组成的液相，可促使坯料中红柱石矿物微粒在高岭土与α-Al2O3高温反应合成莫来石细晶结合的基体中原位分解生成晶须晶种，并在高温烧结和液相的诱导下晶种沿某一特定方向长大成晶须，实现莫来石晶须原位生成复合增强。
本发明所述的原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒和传统的刚玉-莫来石质类陶瓷辊棒制造方法相同，无需采用昂贵的原材料和特殊的设备，莫来石晶须在烧结过程中原位生成，不需预先合成，辊棒制造成本和传统刚玉-莫来石质辊棒相当。该辊棒与现今同类型高温陶瓷辊棒相比，其在1350℃下的高温抗折强度提高15％～20％，达到57.40Mpa以上，同时材料还具有良好的抗热震、抗蠕变性能，适合在高温、高载荷的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、高档大规格玻化瓷砖、技术陶瓷、磁性材料等产品焙烧辊道窑中使用，其性价比远高于碳化硅辊棒，是现今辊道窑使用量最大的刚玉-莫来石质和刚玉-莫来石-斜锆石质陶瓷辊棒的升级换代产品。
具体实施方式
实施列1：
   第一步：制备含锆钛系矿化剂红柱石原料：在容积为200L的振动磨机中依次加入100kg红柱石精矿粉（250目）、5kgAlF、9kg ZrO2、2kg TiO2和10kg蓝晶石精矿粉（325目），经振动球磨240分钟，测定混合料颗粒度（D97）为9微米备用；
第二步：制备原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒：在2吨球磨机中依次装入190kg苏州高岭土、50kg耐火球粘土、90kg硅酸锆、140kg第一步制备的含锆钛系矿化剂红柱石、150kgα-Al2O3微粉（4微米级）和850kg水，球磨4.5小时后放出，料浆经过筛、除铁后流入含螺旋搅拌机的储浆池中，边搅拌边加入380kg（60目）耐火刚玉骨料，搅拌均匀后将料浆泵送到另一储浆池中继续搅拌，完全混合均匀后抽浆压榨成泥饼，泥饼经真空练泥、陈化，大功率双级螺旋真空挤压成型机挤压成形、干燥，最后将干燥后的坯管装入半隔焰导流式井式辊棒烧成窑1570℃中焙烧，保温7小时，自然冷却、出窑，制得高强度、耐高温陶瓷辊棒产品。
实施列2：
   第一步：制备含锆钛系矿化剂红柱石原料：在容积为200L的振动磨机中依次加入100kg红柱石精矿粉（250目）、12kgAlF、2kg ZrO2、8kg TiO2和5kg蓝晶石精矿粉（325目），经振动球磨280分钟，测定混合料颗粒度（D97）为6微米备用；
第二步：制备原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒：在2吨球磨机中依次装入230kg苏州高岭土、130kg耐火球粘土、50kg硅酸锆、100kg第一步制备的含锆钛系矿化剂红柱石、190kgα-Al2O3微粉（4微米级）和850kg水，球磨4.5小时后放出，料浆经过筛、除铁后流入含螺旋搅拌机的储浆池中，边搅拌边加入300kg（60目）耐火刚玉骨料，搅拌均匀后将料浆泵送到另一储浆池中继续搅拌，完全混合均匀后抽浆压榨成泥饼，泥饼经真空练泥、陈化，大功率双级螺旋真空挤压成型机挤压成形、干燥，最后将干燥后的坯管装入半隔焰导流式井式辊棒烧成窑1590℃中焙烧，保温6小时，自然冷却、出窑，制得高强度、耐高温陶瓷辊棒产品。
实施列3：
   第一步：制备含锆钛系矿化剂红柱石原料：在容积为200L的振动磨机中依次加入100kg红柱石精矿粉（250目）、18kgAlF、5kg ZrO2、5kg TiO2和17kg蓝晶石精矿粉（325目），经振动球磨270分钟，测定混合料颗粒度（D97）为7微米备用；
第二步：制备原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒：在2吨球磨机中依次装入150kg苏州高岭土、70kg耐火球粘土、30kg硅酸锆、180kg第一步制备的含锆钛系矿化剂红柱石、230kgα-Al2O3微粉（4微米级）和850kg水，球磨4.5小时后放出，料浆经过筛、除铁后流入含螺旋搅拌机的储浆池中，边搅拌边加入340kg（60目）耐火刚玉骨料，搅拌均匀后将料浆泵送到另一储浆池中继续搅拌，完全混合均匀后抽浆压榨成泥饼，泥饼经真空练泥、陈化，大功率双级螺旋真空挤压成型机挤压成形、干燥，最后将干燥后的坯管装入半隔焰导流式井式辊棒烧成窑1550℃中焙烧，保温9小时，自然冷却、出窑，制得高强度、耐高温陶瓷辊棒产品。
使用湘潭市仪器仪表有限公司生产的GKZ数显式材料高温抗折仪对实施例1-3所制陶瓷辊棒在1350℃下的抗折强度检测值如下：
实施例 一 二 三
抗折强度 （Mpa） 59 60 67

Claims (3)

1.一种原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒，采用天然矿物原料及工业化工原料，其组成按重量百分比为：高岭土：15～25％、耐火粘土：5～15％、α-Al2O3微粉：15～25％、硅酸锆：3～10％、含锆钛系矿化剂红柱石：10～20％、耐火刚玉：30～40％，经球磨、搅拌、成型、干燥、1500～1600℃焙烧，保温5～10小时、自然冷却，制得1350℃抗折强度大于57.40Mpa的陶瓷辊棒产品。
2.根据权利要求1所述的一种原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒，其特征在于：所述含锆钛系矿化剂红柱石原料按重量百分比组成为：在100份红柱石精矿中添加5～20％蓝晶石、1～10％ZrO2、1～10％TiO2以及5～20％AlF。
3.根据权利要求1或2所述的一种原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒，其特征在于：所述含锆钛系矿化剂红柱石原料粒径＜10微米。
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