CN110240469A - 微晶耐磨砖及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐磨砖技术领域，具体涉及微晶耐磨砖及其加工方法，配方组分及质量百分比为：包括一号铝矾土熟料45%‑55%，二号铝矾土熟料15%‑25%，三号铝矾土熟料8%‑12%，调整料2%‑10%，氧化铝8%‑12%，碳酸钡2%‑4%，汝州土1%‑3%；其中：一号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于78%，小于90%；二号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于73%，小于78%；三号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于67%，小于73%；汝州土中Al2O3含量大于等于53%，小于60%；汝州土中SiO2含量大于等于28%，小于35%；氧化铝的纯度大于等于99.6%；碳酸钡的纯度大于等于99.2%；调整料用于调整本配方中Al2O3总含量在62%‑80%。实现了微粉成型，生产出具有微晶结构的耐磨砖，且比重适中，磨耗远远小于普通中铝耐磨砖。

Description

微晶耐磨砖及其加工方法
技术领域
本发明涉及耐磨砖技术领域，具体涉及微晶耐磨砖及其加工方法。
背景技术
微晶氧化铝耐磨材料是一种新型的氧化铝基磨料，保持了刚玉的高硬度及耐磨的特征，同时又具有很高的韧性，改变了刚玉的脆而易碎的缺点，被广泛应用于耐磨耐材和建筑陶瓷行业。
微晶氧化铝耐磨材料可分为高铝型与中铝型等种类，高铝型微晶氧化铝耐磨材料是指Al2O3含量较高的，其烧结温度较高，性能优异，常用于陶瓷轴承、高温坩埚、耐火炉管等领域；而中铝型微晶氧化铝耐磨材料是指Al2O3含量较低的，烧结温度相对较低，性能与高铝型相比较差，但是由于其制造成本较低，也被广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供微晶耐磨砖及其加工方法，采用铝矾土熟料等高铝料为主要原料，结合当地汝州土资源，添加微量碳酸钡辅料，实现微粉成型，并采用隧道窑烧制成型，具有常规中铝微晶耐磨材料特性的同时，大大降低了其磨耗。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
微晶耐磨砖，配方组分及质量百分比为：包括一号铝矾土熟料45%-55%，二号铝矾土熟料15%-25%，三号铝矾土熟料8%-12%，调整料2%-10%，氧化铝8%-12%，碳酸钡2%-4%，汝州土1%-3%；其中：一号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于78%，小于90%；二号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于73%，小于78%；三号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于67%，小于73%；汝州土中Al2O3含量大于等于53%，小于60%；汝州土中SiO2含量大于等于28%，小于35%；氧化铝的纯度大于等于99.6%；碳酸钡的纯度大于等于99.2%；调整料用于调整本配方中Al2O3总含量在62%-80%。
进一步地，按照质量百分比，所述一号铝矾土熟料中包括8%-12%的SiO2，1%-3%的K2O，0.1%-3%的Na2O。
进一步地，按照质量百分比，所述二号铝矾土熟料中包括12%-14%的SiO2，1.1%-1.7%的K2O，0.1%-1.7%的Na2O。
进一步地，按照质量百分比，所述三号铝矾土熟料中包括14%-16%的SiO2，0.6%-1.0%的K2O，0.1%-1.0%的Na2O。
进一步地，按照质量百分比，所述汝州土中包括2.8%-4.2%的K2O，0.1%-4.2%的Na2O。
进一步地，所述调整料为4号铝矾土熟料，4号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于30%，小于98%。
进一步地，根据上述所述的微晶耐磨砖的加工方法，依次包括以下步骤；
配料：按照所述微晶耐磨砖的配方组分进行配料；
一次粉碎：配料后，进行粉碎，物料粉碎后过250目筛，筛余量小于5%即为粉碎合格；
一次陈腐：按照质量百分比，一次粉碎后的合格物料加水45%-50%，均匀混合后为混合物，陈腐22-26小时；
二次粉碎：对一次陈腐后的混合物进行二次粉碎，二次粉碎后的混合物过500目筛，筛下物为合格混合物；
二次陈腐：二次粉碎后的合格混合物，进行二次陈腐45-51小时；
压滤：二次陈腐后的混合物过180目筛，筛下物经过压滤机压滤后，按照质量百分比，混合物中水份占比20%-25%；
烘干：对压滤后的混合物在350℃-450℃下烘干2-2.5小时后，自然冷却；
终筛：对烘干冷却后的物料过80目筛，筛下物为合格微粉，筛余物为不合格物料；
成型：采用压砖机将合格微粉压制成砖坯；
烧制：将压制成型的砖坯依次通过预热、烧成和冷却三个阶段完成烧制；预热阶段：经过7.2-8.2小时温度升至1000-1100℃ ；烧成阶段：经过13.5-15.1小时温度升至1300-1400℃；冷却阶段：经过17-19小时，完成冷却。
进一步地，所述终筛步骤中产生的不合格物料进行再次粉碎后，过80目筛分，形成合格微粉。
进一步地，所述烧制步骤中采用隧道窑对压制成型的砖坯进行烧制。
进一步地，所述烘干步骤中采用回转窑对压滤后的混合物进行烘干。
与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果之一：
1、本发明利用常规铝土矿中产出的中低铝矿：一号铝矾土熟料、二号铝矾土熟料和三号铝矾土熟料作为主要原料，便于获取，且成本低；同时利用少量的调整料铝矾土熟料和高纯氧化铝来调整本微晶耐磨砖配方原料中Al2O3的总体含量，节约了原料成本。
2、辅以少量的碳酸钡和碱金属，有利于烧制时微晶的成型，提升本微晶耐磨砖的耐磨性。
3、将原料配比后，磨成粉料，并进行混合后进行陈腐，可提高、增强可塑性、减少成型和烧制时开裂，压制成型后进行隧道窑烧制，实现了微粉成型，生产出具有微晶结构的耐磨砖，且比重适中，磨耗远远小于普通中铝耐磨砖。
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。
本发明的一个方面提供了微晶耐磨砖：
配方组分及质量百分比为：包括一号铝矾土熟料45%-55%，二号铝矾土熟料15%-25%，三号铝矾土熟料8%-12%，调整料2%-10%，氧化铝8%-12%，碳酸钡2%-4%，汝州土1%-3%；其中：一号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于78%，小于90%；二号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于73%，小于78%；三号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于67%，小于73%；汝州土中Al2O3含量大于等于53%，小于60%；汝州土中SiO2含量大于等于28%，小于35%；氧化铝的纯度大于等于99.6%；碳酸钡的纯度大于等于99.2%；调整料用于调整本配方中Al2O3总含量在62%-80%。
本发明中：
一号铝矾土熟料、二号铝矾土和三号铝矾土：为铝矾土熟料,主要水铝石和高铝硅石，具备良好的抗高温性能，主要用于调整本配方中Al2O3含量，便于烧制时微晶的形成。
一号铝矾土熟料典型但非限制性的质量百分比例如为：45%、47%、49%、50%、51%、53%或55%；
二号铝矾土熟料典型但非限制性的质量百分比例如为：15%、17%、19%、20%、21%、23%或25%；
三号铝矾土熟料典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、10%、11%、11.5%或12%；
氧化铝主要为高纯氧化铝，是一种高硬度化合物，在高温下可以电离的离子晶体，在本发明中主要用于调整本配方中Al2O3含量，便于烧制时微晶的形成。
氧化铝典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%或12%。
碳酸钡为高纯碳酸钡，六角形微细晶体或白色粉末，难溶于水，加工时，可促进微晶形成，提升本微晶耐磨砖的耐磨性。
碳酸钡典型但非限制性的质量百分比例如为：2%、2.2%、2.7%、3%、3.3%、3.8%或4%。
汝州土：为河南省汝州市内出产的一种高岭土，主要成分为Al2O3和SiO2，具有决定晶体生长的取向和构型的作用，有利于本微晶耐磨砖加工时的塑形，同时有利于烧制时微晶的形成，提升耐磨性。
汝州土典型但非限制性的质量百分比例如为：1%、1.3%、1.8%、2%、2.2%、2.7%或3%。
调整料可以为含Al2O3的铝矾土熟料，用于调整本配方中Al2O3总含量在62%-80%内，使按照本配方配制的原料中，Al2O3总含量在62%-80%内，保持较高的Al2O3含量，便于烧制时微晶的形成。
本配方中Al2O3总含量典型但非限制性的质量百分比例如为：62%、68%、70%、72%、75%、78%或80%。
本发明中：
一号铝矾土熟料中Al2O3含量典型但未限制性的质量百分比例如为：78%、79%、80%、81%、82%、85%或89%；
一号铝矾土熟料中SiO2含量典型但未限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、10%、11%、11.5%或12%；
一号铝矾土熟料中K2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：1%、1.4%、1.8%、2%、2.2%、2.6%或3%；
一号铝矾土熟料中Na2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：0.1%、1.4%、1.8%、2%、2.2%、2.6%或3%。
二号铝矾土熟料中Al2O3含量典型但未限制性的质量百分比例如为：73%、74%、74.5%、75%、75.5%、76%或77%；
二号铝矾土熟料中SiO2含量典型但未限制性的质量百分比例如为：12%、12.5%、12.8%、13%、13.2%、13.5%或14%；
二号铝矾土熟料中K2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%或1.7%；
二号铝矾土熟料中Na2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：0.1%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%或1.7%。
三号铝矾土熟料中Al2O3含量典型但未限制性的质量百分比例如为：67%、68%、69%、70%、70.5%、71%或72%；
三号铝矾土熟料中SiO2含量典型但未限制性的质量百分比例如为：14%、14.5%、14.8%、15%、15.2%、15.5%或16%；
三号铝矾土熟料中K2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：0.6%、0.65%、0.7%、0.8%、0.9%、0.95%或1.0%；
三号铝矾土熟料中Na2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：0.1%、0.6%、、0.7%、0.8%、0.9%、0.95%或1.0%。
氧化铝的纯度典型但非限制性的质量百分比例如为：99.6%、99.7%、99.8%、99.9%、99.92%、99.95%或99.98%。
碳酸钡的纯度典型但非限制性的质量百分比例如为：99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%或99.8%。
汝州土中Al2O3含量典型但未限制性的质量百分比例如为：53%、54%、55%、56%、57%、58%或60%；
汝州土中SiO2含量典型但未限制性的质量百分比例如为：28%、29%、30%、31%、32%、33%或35%；
汝州土中K2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：2.8%、3.0%、3.2%、3.5%、3.7%、4.0%或4.2%；
汝州土中Na2O含量典型但未限制性的质量百分比例如为：0.1%、1.0%、、2.0%、2.5%、3.0%、3.7%或4.2%。
4号铝矾土熟料中Al2O3含量典型但未限制性的质量百分比例如为：30%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%或95%。
在本发明优选实施方式中：添加含有少量的K2O和Na2O，使的碱金属在烧制过程中促进微晶的成型。
本发明利用常规铝土矿中产出的中低铝矿：一号铝矾土熟料、二号铝矾土熟料和三号铝矾土熟料作为主要原料，便于获取，且成本低；同时利用少量的调整料铝矾土熟料和高纯氧化铝来调整本微晶耐磨砖配方原料中Al2O3的总体含量，再辅以少量的碳酸钡和碱金属，有利于烧制时微晶的成型，提升本微晶耐磨砖的耐磨性，同时节约了原料成本。
本发明的另一个方面提供了上述微晶耐磨砖的加工方法：
在本发明优选实施方式中：
配料：按照上述微晶耐磨砖的配方组分进行配料；
一次粉碎：配料后，利用球磨机对原料进行粉碎，物料粉碎后过250目筛，筛余量为6%时，需继续对原料进行粉碎；当物料粉碎后过250目筛，筛余量为4%即为粉碎合格；
一次陈腐：按照质量百分比，一次粉碎后的合格物料加水45%，均匀混合后为混合物，陈腐22小时；
二次粉碎：对一次陈腐后的混合物进行二次粉碎，二次粉碎后的混合物过500目筛分，筛下物为合格混合物；
二次陈腐：二次粉碎后的合格混合物，进行二次陈腐45小时；
压滤：二次陈腐后的混合物过180目筛分，筛下物经过20KPa压滤机压滤后，按照质量百分比，使得混合物中水份占比20%；
烘干：对压滤后的混合物置于回转窑内，在350℃下烘干2.5小时后，自然冷却至外部环境温度，按照质量百分比，烘干后物料中水份含量在6.8%-7.8%；
终筛：对烘干冷却后的物料过80目筛分，筛下物为合格微粉，筛余物为不合格物料；针对筛余物进行球磨机再次粉碎后，再过80目进行筛分，直到完全利用；
成型：在5MPa压力下，采用压砖机将合格微粉压制成砖坯；
烧制：将压制成型的砖坯放入隧道窑内依次通过预热、烧成和冷却三个阶段完成烧制；预热阶段：经过9.2小时温度由低温升至1000℃ ；烧成阶段：经过17.5小时温度由1000℃升至1300℃；冷却阶段：经过19小时，由1300℃降至外部环境温度，可以通过风冷完成冷却。
烧制成型后的微晶耐磨砖的性能检测为：当量磨耗为：0.014‰，体密度为3.2g/cm3,吸水率为0.01%。
在本发明优选实施方式中：
配料：按照上述微晶耐磨砖的配方组分进行配料；
一次粉碎：配料后，利用球磨机对原料进行粉碎，物料粉碎后过250目筛，筛余量为8%时，需继续对原料进行粉碎；当物料粉碎后过250目筛，筛余量为2%即为粉碎合格；
一次陈腐：按照质量百分比，一次粉碎后的合格物料加水48%，均匀混合后为混合物，陈腐24小时；
二次粉碎：对一次陈腐后的混合物进行二次粉碎，二次粉碎后的混合物过500目筛分，筛下物为合格混合物；
二次陈腐：二次粉碎后的合格混合物，进行二次陈腐48小时；
压滤：二次陈腐后的混合物过180目筛分，筛下物经过20KPa压滤机压滤后，按照质量百分比，使得混合物中水份占比23%；
烘干：对压滤后的混合物置于回转窑内，在400℃下烘干2.3小时后，自然冷却至外部环境温度，按照质量百分比，烘干后物料中水份含量在7.9%-8.5%；
终筛：对烘干冷却后的物料过80目筛分，筛下物为合格微粉，筛余物为不合格物料；针对筛余物进行球磨机再次粉碎后，再过80目进行筛分，直到完全利用；
成型：在5MPa压力下，采用压砖机将合格微粉压制成砖坯；
烧制：将压制成型的砖坯放入隧道窑内依次通过预热、烧成和冷却三个阶段完成烧制；预热阶段：经过9.7小时温度由低温升至1100℃ ；烧成阶段：经过18.3小时温度由1100℃升至1350℃；冷却阶段：经过20小时，温度由1350℃降至50℃，可以通过风冷完成冷却。
烧制成型后的微晶耐磨砖的性能检测为：当量磨耗为：0.010‰，体密度为3.5g/cm3,吸水率为0.0075%。
在本发明优选实施方式中：
配料：按照上述微晶耐磨砖的配方组分进行配料；
一次粉碎：配料后，利用球磨机对原料进行粉碎，物料粉碎后过250目筛，筛余量为7%时，需继续对原料进行粉碎；当物料粉碎后过250目筛，筛余量为3%即为粉碎合格；
一次陈腐：按照质量百分比，一次粉碎后的合格物料加水50%，均匀混合后为混合物，陈腐26小时；
二次粉碎：对一次陈腐后的混合物进行二次粉碎，二次粉碎后的混合物过500目筛分，筛下物为合格混合物；
二次陈腐：二次粉碎后的合格混合物，进行二次陈腐51小时；
压滤：二次陈腐后的混合物过180目筛分，筛下物经过20KPa压滤机压滤后，按照质量百分比，使得混合物中水份占比25%；
烘干：对压滤后的混合物置于回转窑内，在450℃下烘干2小时后，自然冷却，按照质量百分比，烘干后物料中水份含量在8.6%-9.2%；
终筛：对烘干冷却后的物料过80目筛分，筛下物为合格微粉，筛余物为不合格物料；针对筛余物进行球磨机再次粉碎后，再过80目进行筛分，直到完全利用；
成型：在5MPa压力下，采用压砖机将合格微粉压制成砖坯；
烧制：将压制成型的砖坯放入隧道窑内依次通过预热、烧成和冷却三个阶段完成烧制；预热阶段：经过10.2小时温度由低温升至1100℃ ；烧成阶段：经过19.1小时温度由1100℃升至1400℃；冷却阶段：经过21小时，温度由1400℃降至100℃-150℃，可以通过风冷完成冷却。
烧制成型后的微晶耐磨砖的性能检测为：当量磨耗为：0.012‰，体密度为3.3g/cm3,吸水率为0.009%。
本发明利用常规铝土矿中产出的中低铝矿：一号铝矾土熟料、二号铝矾土熟料和三号铝矾土熟料作为主要原料，便于获取，且成本低；同时利用少量的调整料4号铝矾土熟料和高纯氧化铝来调整本微晶耐磨砖配方原料中Al2O3的总体含量，再辅以少量的碳酸钡和碱金属，磨成粉料，并进行混合后进行陈腐，可提高、增强可塑性，减少成型和烧制时开裂，压制成型后进行隧道窑烧制，实现了微粉成型，生产出具有微晶结构的耐磨砖，且比重适中，磨耗远远小于普通中铝耐磨砖。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.微晶耐磨砖，其特征在于：配方组分及质量百分比为：包括一号铝矾土熟料45%-55%，二号铝矾土熟料15%-25%，三号铝矾土熟料8%-12%，调整料2%-10%，氧化铝8%-12%，碳酸钡2%-4%，汝州土1%-3%；其中：一号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于78%，小于90%；二号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于73%，小于78%；三号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于67%，小于73%；汝州土中Al2O3含量大于等于53%，小于60%；汝州土中SiO2含量大于等于28%，小于35%；氧化铝的纯度大于等于99.6%；碳酸钡的纯度大于等于99.2%；调整料用于调整本配方中Al2O3总含量在62%-80%。
2.根据权利要求1所述的微晶耐磨砖，其特征在于：按照质量百分比，所述一号铝矾土熟料中包括8%-12%的SiO2，1%-3%的K2O，0.1%-3%的Na2O。
3.根据权利要求1所述的微晶耐磨砖，其特征在于：按照质量百分比，所述二号铝矾土熟料中包括12%-14%的SiO2，1.1%-1.7%的K2O，0.1%-1.7%的Na2O。
4.根据权利要求1所述的微晶耐磨砖，其特征在于：按照质量百分比，所述三号铝矾土熟料中包括14%-16%的SiO2，0.6%-1.0%的K2O，0.1%-1.0%的Na2O。
5.根据权利要求1所述的微晶耐磨砖，其特征在于：按照质量百分比，所述汝州土中包括2.8%-4.2%的K2O，0.1%-4.2%的Na2O。
6.根据权利要求1所述的微晶耐磨砖，其特征在于：所述调整料为4号铝矾土熟料，4号铝矾土熟料中Al2O3含量大于等于30%，小于98%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的微晶耐磨砖的加工方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
配料：按照所述微晶耐磨砖的配方组分进行配料；
一次粉碎：配料后，进行粉碎，物料粉碎后过250目筛，筛余量小于5%即为粉碎合格；
一次陈腐：按照质量百分比，一次粉碎后的合格物料加水45%-50%，均匀混合后为混合物，陈腐22-26小时；
二次粉碎：对一次陈腐后的混合物进行二次粉碎，二次粉碎后的混合物过500目筛，筛下物为合格混合物；
二次陈腐：二次粉碎后的合格混合物，进行二次陈腐45-51小时；
压滤：二次陈腐后的混合物过180目筛，筛下物经过压滤机压滤后，按照质量百分比，混合物中水份占比20%-25%；
烘干：对压滤后的混合物在350℃-450℃下烘干2-2.5小时后，自然冷却；
终筛：对烘干冷却后的物料过80目筛，筛下物为合格微粉，筛余物为不合格物料；
成型：采用压砖机将合格微粉压制成砖坯；
烧制：将压制成型的砖坯依次通过预热、烧成和冷却三个阶段完成烧制；预热阶段：经过9.2-10.2小时温度升至1000-1100℃ ；烧成阶段：经过17.5-19.1小时温度升至1300-1400℃；冷却阶段：经过19-21小时，完成冷却。
8.根据权利要求7所述的微晶耐磨砖的加工方法，其特征在于：所述终筛步骤中产生的不合格物料进行再次粉碎后，过80目筛分，形成合格微粉。
9.根据权利要求7所述的微晶耐磨砖的加工方法，其特征在于：所述烧制步骤中采用隧道窑对压制成型的砖坯进行烧制。
10.根据权利要求7所述的微晶耐磨砖的加工方法，其特征在于：所述烘干步骤中采用回转窑对压滤后的混合物进行烘干。
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