CN102674805A - 一种高性能特殊陶瓷材料及陶瓷器皿 - Google Patents

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陈国彬
张日平
范鹏凯
江建群
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Abstract

本发明适用于陶瓷加工领域，提供了一种高性能特殊陶瓷材料及陶瓷器皿，该陶瓷材料采用LiO2-Al2O3-SiO2三元配方体系，是以锂渣为主要材料，配以贵州高岭土、广西白土、紫木节土和辅助材料烧制而成的。本发明提供的采用膨胀细数极低甚至为负值的Li2O-Al2O3-SiO2配方体系，根据要求满足各化学成份合理的摩尔比，其强度高、耐腐蚀、耐高温，具有耐急冷急热600℃-20℃热交换不裂的热稳定性，使用该材料制作的器皿煅烧稀土矿，使用时间长，能保证煅烧后稀土的纯度，并且主要材料锂渣是是锂盐厂提炼碳酸锂生产过程的副产品，利用锂渣是再生资源循环使用，既节省了矿资源，又减少了对环境的污染。

Description

一种高性能特殊陶瓷材料及陶瓷器皿
技术领域
本发明属于陶瓷加工领域，尤其涉及一种高性能特殊陶瓷材料及陶瓷器皿。
背景技术
由于全球新兴产业的飞速发展和全球军工业的强势需求，对各种稀土矿的依赖性越来越大，特别是西方发达国家，更是渴望之急，众所用知，中国稀土的储藏量非常丰富，近几年全球70％的稀土量均由中国出口供应。随着科技和经济的发展，人们对稀土的市场前景十分看好，由此国内煅烧提纯、稀土矿的生产企业猛增。所以对用于装烧稀土的器皿的技术要求也在不断的提高，目前较理想的就是锂质耐热陶瓷器皿。但由于锂矿广泛在电池、润滑剂、陶瓷、玻璃、空调、冶炼、航空等重要工业领域是不可或缺的重要材料。特别是电动车对锂电池需求巨大，可以预期电动车广阔的发展前景，势必加大对锂的需求，因此利用锂渣取代大部分锂精矿制造专门用于煅烧稀土矿的高性能特殊工业陶瓷器皿，是一项非常重要研发工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能特殊陶瓷材料，旨在利用锂渣原料取代大部分锂精矿。
本发明是这样实现的：一种高性能特殊陶瓷材料，所述陶瓷材料采用锂渣为主要材料，配以贵州高岭土、广西白土、紫木节土和辅助材料；所述陶瓷材料为LiO2-Al2O3-SiO2三元配方体系。
进一步，所述锂渣是锂盐厂利用锂矿石经1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程的副产品，其化学结构是LiO2.Al2O3.4SiO2或LiAlSiO4，密度为3.1-3.3，硬度为6.2-7，熔点1320-1350℃。
进一步，所述锂渣的化学成份是Li20-Al2O3-SiO2，其组成的重量比为：Li2O0.8～1.2％，Al2O3：28～30％，SiO2：65-70％，其他碱性成分为0.5～1.0％。
进一步，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体线膨胀系数低于0.5×10-6/℃。
进一步，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体在烧结后满足如下摩尔比系数：Li2O 0.0411；Al2O30.9914；SiO24.8132；K2O 0.0099；Fe2O30.0086；Na2O0.0292；CaO 0.0296；MgO 0.0255。
进一步，所述LiO2-Al2O3-SiO2三元配方组成体系的重量比为：锂渣65％，锂精矿10％，广西土8％，星子土2％、贵州土13％、紫木节2％、工业LiCO32％。
本发明的另一目的在于提供一种由上述高性能特殊陶瓷材料制成的陶瓷器皿，其特征在于，所述陶瓷器皿内外都不施釉。
进一步，所述陶瓷器皿化学成份组成重量比如下：SiO270.44％；Al2O324.85％；Fe2O30.33％；CaO 0.4％；MgO 0.35％；K2O 0.32％；Na2O 0.44％；Li2O 2.10％。
本发明提供的采用膨胀细数极低甚至为负值的Li2O-Al2O3-SiO2配方体系，根据要求满足各化学成份合理的摩尔比，其强度高、耐腐蚀、耐高温，具有耐急冷急热600℃-20℃热交换不裂的热稳定性，使用该材料制作的器皿煅烧稀土矿，使用时间长，能保证煅烧后稀土的纯度，并且主要材料锂渣是是锂盐厂提炼碳酸锂生产过程的副产品，利用锂渣是再生资源循环使用，既节省了矿资源，又减少了对环境的污染。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、
本发明是这样实现的：一种高性能特殊陶瓷材料，其采用LiO2-Al2O3-SiO2三元配方体系，是以锂渣为主要材料，配以贵州高岭土、广西白土、紫木节土和辅助材料烧制而成的。
作为本发明实施例的一优选方案，所述锂渣是锂盐厂利用锂矿石经1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程的副产品，其化学结构是LiO2.Al2O3.4SiO2或LiAlSiO4，密度为3.1-3.3，硬度为6.2-7，熔点1320-1350℃。
作为本发明实施例的一优选方案，所述锂渣的化学成份是Li2O-Al2O3-SiO2，其组成的重量比为：Li2O 0.8～1.2％，Al2O3：28～30％，SiO2：65-70％，其他碱性成分为0.5～1.0％，锂渣中具备了LiO2-Al2O3-SiO2体系中所需各化学成份。
作为本发明实施例的一优选方案，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体线膨胀系数低于0.5×10-6/℃。
作为本发明实施例的一优选方案，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体在烧结后满足如下摩尔比系数：Li2O 0.0411；Al2O30.9914；SiO24.8132；K2O0.0099；Fe2O30.0086；Na2O 0.0292；CaO 0.0296；MgO 0.0255。
作为本发明实施例的一优选方案，所述陶瓷器皿内外都不施釉。
作为本发明实施例的一优选方案，所述LiO2-Al2O3-SiO2三元配组成方体系的重量比为：锂渣65％，锂精矿10％，广西土8％，星子土2％、贵州土13％、紫木节2％、工业LiCO32％.
作为本发明实施例的一优选方案，所述陶瓷器皿化学成份组成重量比如下：SiO270.44％；Al2O324.85％；Fe2O30.33％；CaO 0.4％；MgO 0.35％；K2O0.32％；Na2O 0.44％；Li2O 2.10％。
实施例二、
利用本发明提供的材料烧制陶瓷器皿时，需按照坯式组成，化学计量进行配料；利用球磨机，球磨细度是0.2-0.3％(250目分样筛筛余量)，然后通过过筛--除铁--压滤--真空练泥-陈腐--二次真空练泥--压坯成型--烘干--精坯--入窑，在1300-1310℃下的氧化气氛中进行烧结，进行高火保温时间1-1.5小时从而促进析晶，提高制品热稳定性。
为保证产品符合高性能的各项要求，本发明主要有如下检测方法：
1、球磨细度检测：采取从球磨机内随意抽样1份(至少2-5公斤)，然后抽取40克-100克测试含水率，用250目标准分样筛筛选200克-500克，烘干后测试筛余量。
2、烧成之后的成品热稳定性测试：放在液化气灶上，用大火烧10分钟以上(或烧至600℃)，然后浇入常温自来水或将制品投入常温自来水中，热交换不裂。
3、吸水率检测：取一制品打碎成1-2cm的小方块，大约2千克放在陶瓷器皿中，烧开水煮3-4小时，到时间后，把每个小方块碎片用干净的干抹布，小心擦拭干净，测试其吸水率必须＜0.5％
实施例三、
下面结合具体实施例说明如果利用本发明提供的材料烧制陶瓷器皿：
1.主要原料：锂渣、贵州高岭土、广西土、星子土、紫节、滑石粉，在烧结后的主要组成成份满足是Li2O-Al2O-SiO2体系产品如下的坯式组成：
Figure BSA00000717523000041
2.按照现配方、配料组成：锂渣6.5吨、锂精矿1吨、广西土0.8吨、星子土0.8吨、贵州土1.3吨、紫木节0.2吨、工业LiCO30.2吨，并按料∶球∶水：＝1∶1.2∶0.9的比例，配入球么机，在球么机内运行19-21小时，得到细度为0.2-0.3％的泥料浆(以250目标准分样筛余量为标准)。
3.泥料浆经过过筛——除铁——压滤——真空练泥——防腐(5天以上)二次真空练泥——送成型(真空度达至0.094MPa)
4.利用TC600滚压机，压坯成型，得到致密度较好的生坯，存入室温为65-80℃烘房内经24小时烘干后，精坯补水，存放一天，不需要施釉，直接进入窑炉，在1300-1310℃的温度下，氧化焰的窑炉中烧结，高火保温1-1.5小时，促使析晶、并保证完全烧结，吸水率控制在0.5％以内，该陶瓷器皿可在液化气炉上干烧10分钟以上或600℃，浇入20℃自来水，热交换不裂。
5.烧制完成的陶瓷器皿化学成份组成重量比如下表：
SiO2    Al2O3   Fe2O3  CaO   MgO    K2O    Na2O   Li2O
70.44％ 24.85％ 0.33％ 0.4％ 0.35％ 0.32％ 0.44％ 2.10％
本发明提供的采用膨胀细数极低甚至为负值的Li2O-Al2O3-SiO2配方体系，根据要求满足各化学成份合理的摩尔比，其强度高、耐腐蚀、耐高温，具有耐急冷急热600℃-20℃热交换不裂的热稳定性，使用该材料制作的器皿煅烧稀土矿，使用时间长，能保证煅烧后稀土的纯度，并且主要材料锂渣是是锂盐厂提炼碳酸锂生产过程的副产品，利用锂渣是再生资源循环使用，既节省了矿资源，又减少了对环境的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能特殊陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料采用锂渣为主要材料，配以贵州高岭土、广西白土、紫木节土和辅助材料；所述陶瓷材料为LiO2-Al2O3-SiO2三元配方体系。
2.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述锂渣是锂盐厂利用锂矿石经1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程的副产品，其化学结构是LiO2.Al2O3.4SiO2或LiAlSiO4，密度为3.1-3.3，硬度为6.2-7，熔点1320-1350℃。
3.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述锂渣的化学成份是Li2O-Al2O3-SiO2，其组成的重量比为：Li2O 0.9～1.2％，Al2O3：28～30％，SiO2：65-70％，其他碱性成分为0.5～1.0％。
4.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体线膨胀系数低于0.5×10-6/℃。
5.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述LiO2-Al2O3-SiO2系统坯体在烧结后满足如下摩尔比系数：Li2O 0.0411；Al2O3 0.9914；SiO24.8132；K2O 0.0099；Fe2O3 0.0086；Na2O 0.0292；CaO 0.0296；MgO0.0255。
6.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述LiO2-Al2O3-SiO2三元配方组成体系的重量比为：锂渣65％，锂精矿10％，广西土8％，星子土2％、贵州土13％、紫木节2％、工业LiCO32％。
7.一种由权利要求1所述高性能特殊陶瓷材料制成的陶瓷器皿，其特征在于，所述陶瓷器皿内外都不施釉。
8.如权利要求7所述的陶瓷器皿，其特征在于，所述陶瓷器皿化学成份重量比如下：SiO2 70.44％；Al2O3 24.85％；Fe2O3 0.33％；CaO 0.4％；MgO035％；K2O 0.32％；Na2O 0.44％；Li2O 2.10％。 
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