CN105000868A - 一种超低磨耗的瓷球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低磨耗的瓷球及其制备方法，其制造原料来源于天然铝矾土，其主要化学成为Al₂O₃含量为72-83%，SiO₂含量为22-15%，经混合研磨、成型、高温烧成，制得高强度，高密度（3.25g/cm³），超硬度（莫氏8-9级），超低磨耗（≤.06g/kg·h）的瓷球产品。本发明旨在简化传统工艺程序，去掉湿式陈腐，雾化干燥、破碎等工序，取得“均质化”的超微细粉，高温烧成促进“固相反应”，避免低温液相形成“固熔体”,让主晶相“刚玉一莫来石”结晶发育完全。本发明制造的瓷球，大大地提高了其性价比，具有质的飞跃。在建陶、特陶、日用陶、耐火材料、医药化工，非金属矿等行业中有着广泛应用前途。

Description

一种超低磨耗的瓷球及其制备方法

技术领域

本发明涉及非金属研磨介质技术领域，具体涉及一种超低磨耗的陶瓷球及其制备方法。

背景技术

传统生产的陶瓷球，无论产品品质或生产工艺都存在有明显的缺陷和弊端，同国外产品相比较，在质量和技术层面上差距很大。

1、传统的陶瓷工艺法生产陶瓷球，其工序繁复，厂房占地面大，设备多，产能低、能耗高。

2、传统陶瓷工艺法能生产优质的瓷器类产品，但不完全适应超低磨耗的瓷球生产，因为瓷球不是瓷器，前者是后者生产工艺装备中的|“工具”—研磨介质，所追求的终极目标是超低磨耗，以及被研磨的物料对产品不能产生质的影响。因此，传统的陶瓷工艺法，在瓷球生产工艺中，只能借鉴，不能完全套用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低磨耗的瓷球及其制备方法，以克服传统陶瓷工艺法的不足。

本发明的一种超低磨耗的瓷球是这样的，其理化指标：Al₂O₃含量71-82%，SiO₂含量26-15%，常温耐压强度≥180MPa,密度≥3.25g/cm³，莫氏硬度为8-9级，磨耗≤0.06g/kg·h。其采用天然铝矾土原料经混合研磨、成型、高温烧成；所述天然铝矾土化学成份指标为：Ae₂O₃72-85%，SiO₂ 12-25%, Fe₂O₃＜1.5%，熔融指数＜1.8。

这种超低磨耗的瓷球的制备方法是这样的：采用天然铝矾土为原料，按以下步骤制备：

（1）全粉料制备：原料经混合研磨，细度控制600目，通过量不低于98%；

（2）物料在研磨前后两次除铁，自动除铁机磁强在8000-12000高斯；

（3）泥料制备：将除铁后的全粉料加结合剂硅溶胶溶液，强力搅拌混练15-30分钟，泥料水份控制在6.5-9%；

（4）将配好的泥料静放焖料4-8小时，让泥料结合剂充分浸润，排除气体；

（5）成型：焖好的泥料经容量加料，金属钢模具等静压压制成型，压力不低于100Mpa，自动脱模得到半成品瓷球；

（6）干燥：成型的瓷球坯体剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥温度控制在110-180℃，干燥时间16-24小时，球坯残余水份小于1.0%；

（7）烧成：干燥完后的球坯，拣选后装入匣缽，入窑码垛并按烧成曲线烧制；

（8）烧制的成品瓷球，取样检测。

其中，步骤（3）中所述硅溶胶溶液浓度为1%-5%。步骤（5）中成型的半成品瓷球干容重控制在2.75-2.8g/cm³。步骤（7）中所述烧成曲线如下：

升温阶段：常温1650℃，48-58小时；

保温阶段：1640℃±10℃，24-32小时；

冷却阶段：自然冷却，不鼓风，控制烟道闸板的开启度；在止火温度-1350℃，可急冷；1300℃以后，缓慢自然冷却，以免冷却收缩应力产生看不见的裂纹。

本发明相比现有技术，具有如下优点：

1、与现有的普通瓷球相比较，简化了生产工序，精简了设备设施，减少了厂房及厂房占地面积，在相同产量规模的条件下，装机容量减少30%，建筑面积减少20%，占地面积减少30%，岗位用工减少25%，显然减少了投资数额。

2、与现有的普通瓷球相比较，其产品质量耐磨性提高5倍，研磨效率提高20-40%，磨机的有效率提高15-25%，使用综合成本降低，就用户而言，提高了生产效率，降低了生产成本和资金流通量。

3、与现有的普通瓷球相比较，其产品质量的提高，其销售价格提高1.5-2.5倍，利润提高2-3倍。就经济效益和社会效益而言，节约了矿产资源、人力资源，降低了能源消耗，水资源消耗，减少废气的排量，有利于环境的保护。企业本身获得最大的利益，有利于降低投资风险以及日后的发展。

具体实施方式，

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

超低磨耗瓷球的理化指标：Al₂O₃含量71-82%，SiO₂含量26-15%，常温耐压强度≥180MPa,密度≥3.25g/cm³，硬度（莫氏）8-9级，磨耗≤0.06g/kg·h。

制备方法：

采用原料为天然铝矾土，其化学成份指标为：Ae₂O₃72-85%，SiO₂12-25%, Fe₂O₃＜1.5%，熔融指数＜1.8。

全粉料制备，原料经混合研磨，细度控制600目，通过量不低于98%。

物料在研磨前后两次除铁，自动除铁机磁强在8000-12000高斯。

泥料制备，重量配料，百分之百的粉料，外加结合剂，硅溶胶溶液（浓度1%-5%），强力搅拌混练15-30分钟，泥料水份控制在6.5-9%。

配好的泥料，静放焖料4-8小时，让泥料结合剂充分浸润，排除气体。

成型，等静压压制成型，压力不低于100Mpa,焖好的泥料经容量加料，金属钢模具，自动脱模，半成品瓷球干容重（密度）控制在2.75-2.8g/cm³。

干燥，成型的瓷球坯体剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥温度控制在110-180℃，干燥时间16-24小时，球坯残余水份小于1.0%。

烧成，高温节能环保型轮式窑，刚玉一莫来石匣缽。干燥完后的球坯，拣选后装入匣缽，入窑码垛。按以下烧成曲线烧制。

升温阶段：常温1650℃，  48-58小时。

保温阶段：1640℃±10℃，24-32小时。

冷却阶段：自然冷却，不鼓风，控制烟道闸板的开启度，在止火温度-1350℃，可急冷。1300℃以后，应缓慢自然冷却，以免冷却收缩应力产生看不见的裂纹。

烧制的成品瓷球，取样检测，强度、密度、磨耗等关键指标，是本发明的特征体现。

瓷球的特征体现超低磨耗原于材质具有的高硬度和很好的耐磨性能。归根到底，是瓷球生产工艺流程终结时，瓷球完成了一系列的物理化学变化，演变成我们希望得到的“刚玉一莫来石”（Al₂O₃-3Al₂O₃. 2SiO₂）晶相结构的新物体。在自然界中，“刚玉一莫来石”晶体的硬度仅次于最硬的金刚石。

本发明纯属适用型新型产品新技术类别，极易形成工业企业生产，产品可取代普通瓷球，推向市场有着广淍阔的前景。

1、原材料易得。天然铝矾土，在我国资源丰富，遍布南北数省，且价格低廉。

2、销售市场广阔。我国陶瓷工业发达，瓷球的需求量大，还可以出口，走向国际市场。

3、容易形成生产能力。本发明的工业应用，建设生产线，无需特大的资金投入。如产量在5000吨/年左右吨规模投资约在1500元—1800元；如产量在10000吨/年左右，吨规模投资约在2000-3000万元。生产工艺装备技术容易控制，维修方便，配件易得。消化掌握本发明技术，无需高学历的专业人才，岗位用工人力资源不会紧缺。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超低磨耗的瓷球，其特征在于：其理化指标：Al₂O₃含量71-82%，SiO₂含量26-15%，常温耐压强度≥180MPa,密度≥3.25g/cm³，莫氏硬度为8-9级，磨耗≤0.06g/kg·h。

2.根据权利要求1所述的超低磨耗的瓷球，其特征在于：其采用天然铝矾土原料经混合研磨、成型、高温烧成；所述天然铝矾土化学成份指标为：Ae₂O₃72-85%，SiO₂12-25%, Fe₂O₃＜1.5%，熔融指数＜1.8。

3.一种如权利要求1所述的超低磨耗的瓷球的制备方法，其特征在于：采用天然铝矾土为原料，按以下步骤制备：

（1）全粉料制备：原料经混合研磨，细度控制600目，通过量不低于98%；

（2）物料在研磨前后两次除铁，自动除铁机磁强在8000-12000高斯；

（3）泥料制备：将除铁后的全粉料加结合剂硅溶胶溶液，强力搅拌混练15-30分钟，泥料水份控制在6.5-9%；

（4）将配好的泥料静放焖料4-8小时，让泥料结合剂充分浸润，排除气体；

（5）成型：焖好的泥料经容量加料，金属钢模具等静压压制成型，压力不低于100Mpa，自动脱模得到半成品瓷球；

（6）干燥：成型的瓷球坯体剔除不合格品，送入隧道干燥器，干燥温度控制在110-180℃，干燥时间16-24小时，球坯残余水份小于1.0%；

（7）烧成：干燥完后的球坯，拣选后装入匣缽，入窑码垛并按烧成曲线烧制；

（8）烧制的成品瓷球，取样检测。

4.据权利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述硅溶胶溶液浓度为1%-5%。

5.据权利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制备方法，其特征在于：步骤（5）中成型的半成品瓷球干容重控制在2.75-2.8g/cm³。

6.根据权利要求3所述的超低磨耗的瓷球的制备方法，其特征在于：步骤（7）中所述烧成曲线如下：

升温阶段：常温1650℃，48-58小时；

保温阶段：1640℃±10℃，24-32小时；

冷却阶段：自然冷却，不鼓风，控制烟道闸板的开启度；在止火温度-1350℃，可急冷；1300℃以后，缓慢自然冷却，以免冷却收缩应力产生看不见的裂纹。