CN110467188A - 一种合成云母及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成云母，主要由以下原材料制备得到：石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾。用于制作柔性矿物绝缘电缆，制备工艺为：(1)按比例，将石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀。(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形。(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块，用于制作柔性矿物绝缘电缆。提高了合成云母的出成率，本发明合成云母透光性好，吸水率低，熔点高，几乎不含碳化残留物。

Description

一种合成云母及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种合成云母及其制备方法和应用，属于绝缘材料领域。
背景技术
矿物绝缘电缆(Mineral Insulated Cable)已广泛应用于高层建筑、石油化工、机场、隧道、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、购物中心、停车场等场合。矿物绝缘电缆分刚性矿物绝缘电缆和柔性矿物绝缘电缆，其中柔性矿物绝缘电缆具有很多的优良特性在实际的应用中得到了大家的普遍认可，它达到国际上通用的电缆安全使用标准，连续长度长，不管是单芯，还是多芯电缆，单芯电缆截面可达1000mm2，多芯电缆截面可达240mm2。可以盘在电缆盘上，其弯曲半径≤20D，绝缘材料采用合成云母，电缆不仅载流量大，而且具有很大的过载能力。
合成云母是以氟离子代替羟基，在常压条件下合成出的尺寸大、晶型完整的人工云母。合成云母是一种高性能的绝缘体，具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能。制成云母带常态时具有良好的柔软性，适用于各种绝缘耐火电缆中主要耐火绝缘层。在遇明火燃烧时基本不存在有害烟雾的挥发，用于电缆不但有效，而且很安全。由于不含结晶水，在常规无机矿物绝缘材料中，绝缘能达到阻燃A级的水平。
目前，用于合成云母的原材料，如CN 102951654B和CN102874386公开的，包括石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉和碳酸钾。
原料按照一定配比混合后加入耐火砖砌成的高温炉中，利用加热电极将原料加热熔融，最后冷却析出晶体从而得到云母产品。由于采用电极加热，熔融后的熔体的流动性差，传热传质效率低，物料受热不均匀，云母的出成率低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种合成云母，第二目的在于提供该种合成云母的制备方法，第三目的在于提供该种合成云母的应用。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种合成云母，其特征在于，主要由以下原材料制备得到：石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾。
上述方案中：石英粉32份-38份、电熔镁砂26份-31份、氟硅酸钾16份-21份、氧化铝粉8份-14份、四氟铝酸钾4份-8份和碳酸钾0.5份-4份。
本发明在现有配方中加入四氟铝酸钾，四氟铝酸钾为非吸水的粉体。当煅烧温度达到575℃时(一般需要加热至1300℃以上)，四氟铝酸钾呈熔融态，表现为超流体性质，且不会电离，以分子态存在，不会因电离产生钾离子而腐蚀炉体，气态时仍然以分子态存在，不会产生氟离子对环境产生影响，安全环保。在熔融的超流体状态下，四氟铝酸钾可在各物料之间的空隙中快速流动，增大了物料之间的传热传质效率，加速了炉体内温度整体热平衡，避免了炉体内的上端原料因长时间受热玻璃化而非产出云母晶体。并且由于受热均匀提高了合成云母的出成率。本发明合成云母透光性好，吸水率低，熔点高，几乎不含碳化残留物。
优选：所述石英粉的粒径为60目-140目，电熔镁砂的粒径为120目-300目，氟硅酸钾的粒径为80目-140目，氧化铝粉的粒径为60目-140目，四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，碳酸钾的粒径为100目-160目。
优选：所述石英粉的纯度为97％-99％；电熔镁砂的纯度为96％-99％，氟硅酸钾的纯度为96％-99％，氧化铝粉的纯度为97％-99％，四氟铝酸钾的纯度为98％-99.5％，碳酸钾的纯度为97％-99％。
优选：所述石英粉的含水量≤0.5％，电熔镁砂的含水量≤0.5％，氟硅酸钾的含水量≤0.5％，氧化铝粉的含水量≤0.5％，四氟铝酸钾的含水量≤0.5％，碳酸钾的含水量≤0.5％。
本发明的第二目的是这样实现的：一种合成云母的制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：
(1)按照权利要求1-5任一项的比例，将所述石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀；
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形；
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块。
本发明的第三目的是这样实现的：所述合成云母在制作柔性矿物绝缘电缆中的应用。
有益效果：本发明提供的合成云母，以石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾为主要原料，不仅提高了合成云母的出成率，还改善了合成云母的质量。相比于现有技术采用石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉和碳酸钾为主要原料的合成云母，本发明合成云母透光性好，吸水率低，熔点高，几乎不含碳化残留物。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1
合成云母，由石英粉32份、电熔镁砂31份、氟硅酸钾16份、氧化铝粉8份、四氟铝酸钾4份和碳酸钾0.5份制成。石英粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
电熔镁砂的粒径为120目-300目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氟硅酸钾的粒径为80目-140目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氧化铝粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，纯度为98％-99.5％，含水量≤0.5％。
碳酸钾的粒径为100目-160目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
制备工艺采用常规制备工艺，按照如下步骤完成：
(1)按比例，将石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀。
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形。
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块，用于制作柔性矿物绝缘电缆。
实施例2
合成云母，由石英粉34份、电熔镁砂28份、氟硅酸钾19份、氧化铝粉10份、四氟铝酸钾6份和碳酸钾2份制成。石英粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
电熔镁砂的粒径为120目-300目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氟硅酸钾的粒径为80目-140目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氧化铝粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，纯度为98％-99.5％，含水量≤0.5％。
碳酸钾的粒径为100目-160目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
制备工艺采用常规制备工艺，按照如下步骤完成：
(1)按比例，将石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀。
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形。
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块，用于制作柔性矿物绝缘电缆。
实施例3
合成云母，由石英粉38份、电熔镁砂26份、氟硅酸钾21份、氧化铝粉14份、四氟铝酸钾8份和碳酸钾4份制成。石英粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
电熔镁砂的粒径为120目-300目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氟硅酸钾的粒径为80目-140目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氧化铝粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，纯度为98％-99.5％，含水量≤0.5％。
碳酸钾的粒径为100目-160目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
制备工艺采用常规制备工艺，按照如下步骤完成：
(1)按比例，将石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀。
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形。
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块，用于制作柔性矿物绝缘电缆。
实施例4
合成云母，由石英粉36份、电熔镁砂30份、氟硅酸钾20份、氧化铝粉812份、四氟铝酸钾7份和碳酸钾3份制成。石英粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
电熔镁砂的粒径为120目-300目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氟硅酸钾的粒径为80目-140目，纯度为96％-99％，含水量≤0.5％。
氧化铝粉的粒径为60目-140目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，纯度为98％-99.5％，含水量≤0.5％。
碳酸钾的粒径为100目-160目，纯度为97％-99％，含水量≤0.5％。
制备工艺采用常规制备工艺，按照如下步骤完成：
(1)按比例，将石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀。
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形。
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块，用于制作柔性矿物绝缘电缆。
本发明中各个实施例的合成云母技术指标对比按照现有技术制备的采用石英粉+电熔镁砂+氟硅酸钾+氧化铝粉+碳酸钾为主要原料的合成云母的结果如下：
通过对比，本发明合成云母透光性好，吸水率低，熔点高，几乎不含碳化残留物。其性能优于现有技术制备的采用石英粉+电熔镁砂+氟硅酸钾+氧化铝粉+碳酸钾制备的合成云母。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化，修改，替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种合成云母，其特征在于，主要由以下原材料制备得到：石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾。
2.根据权利要求1所述合成云母，其特征在于，由重量份数的以下组分组成：石英粉32份-38份、电熔镁砂26份-31份、氟硅酸钾16份-21份、氧化铝粉8份-14份、四氟铝酸钾4份-8份和碳酸钾0.5份-4份。
3.根据权利要求1或2所述合成云母，其特征在于：所述石英粉的粒径为60目-140目，电熔镁砂的粒径为120目-300目，氟硅酸钾的粒径为80目-140目，氧化铝粉的粒径为60目-140目，四氟铝酸钾的粒径为80目-200目，碳酸钾的粒径为100目-160目。
4.根据权利要求3所述合成云母，其特征在于：所述石英粉的纯度为97％-99％；电熔镁砂的纯度为96％-99％，氟硅酸钾的纯度为96％-99％，氧化铝粉的纯度为97％-99％，四氟铝酸钾的纯度为98％-99.5％，碳酸钾的纯度为97％-99％。
5.根据权利要求4所述合成云母，其特征在于：所述石英粉的含水量≤0.5％，电熔镁砂的含水量≤0.5％，氟硅酸钾的含水量≤0.5％，氧化铝粉的含水量≤0.5％，四氟铝酸钾的含水量≤0.5％，碳酸钾的含水量≤0.5％。
6.一种权利要求1-5任一项所述合成云母的制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：
(1)按照权利要求1-5任一项的比例，将所述石英粉、电熔镁砂、氟硅酸钾、氧化铝粉、四氟铝酸钾和碳酸钾在搅拌器中混合，使充分混合均匀；
(2)用耐火砖砌出炉体，炉体内安装石墨电极用于加热，随电极的摆放炉体的外形和炉膛均呈椭圆形；
(3)将步骤1混合均匀的物料放入上述炉体内进行电热煅烧熔融，然后澄清、冷却析晶，得到合成云母晶块。
7.权利要求1-5任一项所述合成云母在制作柔性矿物绝缘电缆中的应用。
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