CN102910827B - 利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法，它的原料组成按重量份配比如下：废型砂40~60份；石英砂0~15份；碳酸钙22~40份；氧化铝1~7份；硝酸钠0~2份；碳酸钠2~10份；碳酸镁8~20份；三氧化二铬1~2份。本发明用废弃物作为生产原料，降低了生产耐磨板的成本，以透辉石为主晶相的耐磨板，硬度大、强度高、耐腐蚀、耐风化、不吸水、无放射性危害，同时减少了废型砂的堆存量，实现废弃物的资源化，防治环境污染。本发明采用“熔化—压延—晶化”的工艺制备耐磨板，产品能够在一定部位可代替某些金属或其他材料，降低成本，延长设备的使用寿命，可广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、建筑等领域。

Description

利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨材料，以及这种耐磨材料的制备方法。
背景技术
耐磨材料是一种广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、建筑等领域的新型材料。它种类繁多、用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景。耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料占有重要地位，随着科学技术和国民经济的发展，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点。
目前市场上的耐磨材料主要有：铸石、高分子衬板、铸钢（包括合金钢）。其中铸石易碎、易开裂，内部常有气孔，易留隐患，而且设备沉重等问题也困扰其应用；高分子衬板硬度不高，是运用了典型的“以柔克刚”之原理，这类材料其主要成份是有机物，容易引起火灾，而且使用温度不能超过100℃，限制了其应用； 铸钢广泛应用在防磨领域，由于材料本身性能的局限性和工艺的限制，铸钢材料的表面硬度远低于陶瓷，耐磨性能仅相当与陶瓷的几十分之一甚至更低。
在铸造生产中，废旧型砂是铸造车间大量产生的一种固体废弃物。废旧型砂的排放是长期困饶铸造业的一大难题。废型砂在厂外随处堆放，不仅侵占大量土地、破坏土壤、危害生物，而且造成原料的浪费。将这些固体废物进行必要的处理和处置,最大限度减少废砂排弃，是制造业可持续发展的必然选择。目前对于废旧型砂的利用主要是以废旧型砂为原料制作建筑砂浆、砌墙砖、彩瓦等，或是对型砂废料中的氧化锆、莫来石等成分进行回收。目前尚无利用废旧型砂制备耐磨材料的相关技术。
发明内容
本发明提供一种利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法，要解决现有耐磨板生产成本高、耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎的技术问题，并解决废型砂堆存量大，污染环境的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种利用废型砂生产的新型耐磨板，它的原料组成按重量份配比如下：
废型砂    40~60份；
石英砂     0~15份；
碳酸钙    22~40份；
氧化铝      1~7份；
硝酸钠      0~2份；
碳酸钠     2~10份；
碳酸镁     8~20份；
三氧化二铬  1~2份。
所述废型砂的化学成分按重量百分比计算如下：
SiO2      80.0~90.5%；
Al2O3      1.0~5.0%；
R2O      0.1~4.5%；
Fe2O3      3.0~10.5%。
它的氧化物组成按重量百分比计算如下：
SiO2     50~55%；
Al2O3      6~9%；
R2O       2~6%；
CaO     20~25%；
MgO       6~8%；
Cr2O3        1~2%。
所述废型砂的粒径小于60目。
所述石英砂的细度为小于60目。
所述利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤一，配料：将废型砂与其它原料按配比进行配料，并混合均匀；
步骤二，熔化：将上述配合料在1450～1500℃的温度下的熔窑中熔化2~3小时；
步骤三，压延：将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型；
步骤四，晶化：将成型后的样品送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度900℃，然后按照退火程序进行退火；
步骤五，加工：将晶化好的样品进行研磨、切割。
所述步骤一之前还将废型砂进行预处理，称取所需重量的废型砂清洗干净并烘干，将烘干后的废型砂球磨到粒径小于60目。
所述步骤三，成型后的样品立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600～690℃，退火时间为1～2小时；
所述步骤四，晶化所用的晶核剂为Cr2O3、TiO2或二者的混合物。
所述步骤四，晶化所得的样品主晶相为透辉石。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用废弃物—型砂作为生产原料，大大降低了生产耐磨板的成本。废型砂里的SiO2含量很高，而主晶相为透辉石的耐磨材料所需的SiO2含量为50~55%，能够代替大部分耐磨材料里所需SiO2含量，降低成本20%~30%。
2、本发明制备方法生产的产品以透辉石为主晶相，硬度高、强度大，抗冲击性强，克服了目前耐磨材料铸石与高分子衬板耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎等缺点。
3、本发明方法在压延成型的时候，运用各种模具可生产出不同形状的耐磨材料。
4、本发明方法生产的产品具有耐腐蚀、耐风化、不吸水、清洁维护方便、无放射性危害等优良的理化特性。
5、废型砂占用大量农田和土地，而且还造成了很大环境污染，本发明把它作为一种工业原料，大大减少它堆存量和所带来的环境污染。
综上所述，本发明提出一种用于常用工艺、设备上的耐磨板，用废弃物作为生产原料，降低了生产耐磨板的成本，以透辉石为主晶相的耐磨板，克服了目前耐磨材料铸石与高分子衬板耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎等缺点，生产出一种硬度大、强度高、耐腐蚀、耐风化、不吸水、无放射性危害的新型环保材料，同时减少了废型砂的堆存量，把废型砂作为一种原料，实现废弃物的资源化，防治环境污染。
本发明采用“熔化—压延—晶化”的工艺制备耐磨板，产品能够在一定部位可代替某些金属或其他材料，降低成本，延长设备的使用寿命，可广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、建筑等领域。
本发明制备的耐磨板与普通铸石的性能对比如下表：
由上表可见本发明的产品与普通铸石相比，具有良好的抗冲击性、抗弯曲性等性能，而且质轻、吸水率低、耐磨性更高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的制备方法示意图。
具体实施方式　  
利用废型砂生产的新型耐磨板原料配比实施例如下：
实施例1，这种利用废型砂生产的新型耐磨板，它的原料组成按重量份配比如下：
废型砂     40份；
石英砂     15份；
碳酸钙     40份；
氧化铝      5份；
硝酸钠      2份；
碳酸钠      10份；
碳酸镁      20份；
三氧化二铬   2份。
实施例2，这种利用废型砂生产的新型耐磨板，它的原料组成按重量份配比如下：
废型砂       60份；
碳酸钙       22份；
氧化铝        1份；
碳酸钠        2 份；
碳酸镁        8份；
三氧化二铬    1份。
实施例3，这种利用废型砂生产的新型耐磨板，它的原料组成按重量份配比如下：
废型砂       43份；
石英砂       13份；
碳酸钙       34份；
氧化铝        7份；
硝酸钠        2份；
碳酸钠        8份；
碳酸镁       16份；
三氧化二铬    1份。
参见图1所示，利用废型砂生产的新型耐磨板制备方法实施例如下：
实施例一，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于60目的废型砂与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：废型砂46份，其它原料的配比为：石英砂7.5份，碳酸钙27份，氧化铝1.5份，硝酸钠1份，碳酸钠 4份，碳酸镁12份，三氧化二铬1份。
将上述配合料在1450-1500℃的温度下的熔块窑中熔化3小时，将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型，成型后立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600-690℃，退火时间为1-2小时；然后送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度900℃；然后按照退火程序进行退火；将晶化好的样品进行表面处理。
实施例二，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于60目的废型砂与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：废型砂50份，其它原料的配比为：石英砂4份，碳酸钙26份，氧化铝2.5份，硝酸钠1份，碳酸钠 5份，碳酸镁10.5份，三氧化二铬1份。
将上述配合料在1450-1500℃的温度下的熔块窑中熔化3小时，将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型，成型后立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600-690℃，退火时间为1-2小时；然后送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度900℃；然后按照退火程序进行退火；将晶化好的样品进行研磨、切割。
实施例三，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于60目的废型砂与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：废型砂55份，其它原料的配比为：石英砂0份，碳酸钙26.5份，氧化铝2.5份，硝酸钠1份，碳酸钠 4份，碳酸镁10份，三氧化二铬1份。
将上述配合料在1450-1500℃的温度下的熔块窑中熔化3小时，将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型，成型后立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600-690℃，退火时间为1-2小时；然后送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度900℃；然后按照退火程序进行退火；将晶化好的样品进行研磨、切割。
本发明的制备方法在压延成型时，可运用各种不同模具生产出不同形状的耐磨材料。
本发明的制备方法得到的产品经破碎、球磨后，可制成具有优异的耐酸耐碱腐蚀性材料，用它可以配制成耐酸碱胶泥。

Claims (6)

1.一种利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于： 它的原料组成按重量份配比如下：
废型砂    40～60份；
石英砂     0～15份；
碳酸钙    22～40份；
氧化铝      1～7份；
硝酸钠      0～2份；
碳酸钠     2～10份；
碳酸镁     8～20份；
三氧化二铬  1～2份；
所述废型砂的化学成分按重量百分比计算如下：
SiO2      80.0～90.5%；
Al2O3      1.0～5.0%；
R2O      0.1～4.5%；
Fe2O3      3.0～10.5%。
2.根据权利要求1所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于：它的氧化物组成按重量百分比计算如下：
SiO2     50～55%；
Al2O3      6～9%；
R2O       2～6%；
CaO     20～25%；
MgO       6～8%；
Cr2O3         1～2%。
3.根据权利要求1所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于：所述废型砂的粒径小于60目。
4.根据权利要求1所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于：所述石英砂的细度为小于60目。
5.根据权利要求1～4任意一项所述利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
步骤一，配料：将废型砂与其它原料按配比进行配料，并混合均匀；
步骤二，熔化：将上述配合料在1450～1500℃的温度下的熔窑中熔化2～3小时；
步骤三，压延：将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型；
步骤四，晶化：将成型后的样品送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度900℃，然后按照退火程序进行退火；
步骤五，加工：将晶化好的样品进行研磨、切割；
所述步骤一之前还将废型砂进行预处理，称取所需重量的废型砂清洗干净并烘干，将烘干后的废型砂球磨到粒径小于60目；
所述步骤三，成型后的样品立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600～690℃，退火时间为1～2小时；
所述步骤四，晶化所得的样品主晶相为透辉石。
6.根据权利要求5所述的利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于：所述步骤四，晶化所用的晶核剂为Cr2O3、TiO2或二者的混合物。
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