CN111454048B - 瓷绝缘子用圆砂及其制备方法和应用 - Google Patents

瓷绝缘子用圆砂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种瓷绝缘子用圆砂及其制备方法和应用，属于绝缘子技术领域。本发明所述的瓷绝缘子用圆砂，包括以下重量百分含量的原料：铝矾土31～38％，高岭土5～9％，熔剂矿物17～23％，淘洗土19～26％，熟滑石10～13.5％，BaCO3 1.5～2.8％，生产坯料3.5～5.3％，以上述原料质量的总和为100％，外加分散剂0.15～0.3％。本发明所述的瓷绝缘子用圆砂，配方设计简单科学，制备的圆砂粒度大小均匀，无分层剥落，使用时无堆砂、落砂现象，产品强度高；本发明同时提供了简单易行的制备方法和应用，利于工业化生产。

Description

瓷绝缘子用圆砂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种瓷绝缘子用圆砂及其制备方法和应用，属于绝缘子技术领域。
背景技术
绝大多数的绝缘子由瓷件和金属附件组装而成。胶装就是用胶黏剂将两个或两个以上的瓷件或瓷件与金属附件永久的接合起来的组装方法，瓷绝缘子一般采用水泥为胶黏剂。因瓷件与金属附件均为圆形产品，且瓷件表面上釉，其光滑度较高，为增加组装产品的接合强度，需要在绝缘子的胶装表面进行粗化处理。20世纪70年代，瓷绝缘子的胶装表面较多的采用挖槽、滚花的处理方法，但此类方法处理后的瓷绝缘子胶装后强度不高、胶装部位易断裂；后来采用的上砂处理方式，绝缘子强度有所提高，且分散性变小，上砂工艺由此流传开来。
瓷绝缘子用的砂粒成分，最初是与瓷件同成分的废瓷烧成后破碎，但这种砂粒的膨胀系数与坯体一致，烧成后容易发生脱落；后来有人在坯料中加入5％的菱镁矿调节其烧成温度，烧结成瓷后破碎过筛成为特制瓷砂，这种砂称为方砂。方砂带有尖锐的棱角，且尺寸不均匀，施釉上砂后较易出现堆砂现象；部分因砂粒竖立在胶装部位，较易断折或脱落，产生缺砂、少砂现象；还会因应力集中对瓷件产生隐性缺陷。
申请人按照客户的要求，从市场上采购了几类圆砂用于制备部分瓷绝缘子，但由于成分或性能的不匹配性，出现了成片脱落的现象，胶装部位大面积无砂釉存在，偏离了上砂的根本目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种瓷绝缘子用圆砂，其配方设计简单科学，制备的圆砂粒度大小均匀，无分层剥落，使用时无堆砂、落砂现象，产品强度高；本发明同时提供了简单易行的制备方法和应用，利于工业化生产。
本发明所述的瓷绝缘子用圆砂，包括以下重量百分含量的原料：铝矾土31～38％，高岭土5～9％，熔剂矿物17～23％，淘洗土19～26％，熟滑石10～13.5％，BaCO3 1.5～2.8％，生产坯料3.5～5.3％，以上述原料质量的总和为100％，外加分散剂0.15～0.3％。
所述的高岭土为澄城土、蒲白土或大同土中的一种或多种，有利于提高产品的化学稳定性和烧结强度，是形成坯体强度的主要构架，可使烧成温度范围变宽。
所述的熔剂矿物为长石、章村土或泾阳土中的一种或多种，可有效促进瓷体的烧结和二次莫来石的形成。
所述熟滑石和BaCO3作为矿化剂，对Na+等碱性离子具有“压抑”和助熔作用，调整砂粒的膨胀系数，以达到更好的高温匹配性。
所述生产坯料为取自干法生产线上常规产品的瓷绝缘子粉料，用来调整料性，防止砂粒在高温烧成过程中爆裂。
所述的分散剂为9300、pc-64或CMC中的一种或多种，分散剂用于提高浆料的流动性和悬浮性能。
所述的瓷绝缘子用圆砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料，将原料放至球磨机中球磨；
(2)将球磨的新浆进行粒度测试，达到公司要求的粒度控制标准后过筛放磨；
(3)将步骤(2)得到的新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将步骤(3)中的粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成所需尺寸的颗粒，滚制时控制速度在8～11r/min；
(5)将步骤(4)得到的颗粒在烘房中烘制；
(6)将步骤(5)中干燥后的颗粒直接用于上砂处理，或是装进匣钵内随绝缘子等其它产品带烧。
步骤(2)中，新浆粒度控制在10μm：72±2％。
步骤(3)中，颗粒尺寸要求80目以上≥20％，粉料水分保持在1.3±0.2％。
步骤(4)中，颗粒尺寸保持在1.4±2.5mm。
步骤(5)中，烘房温度为80～100℃，时间不少于72h。
步骤(6)中，带烧气氛为氧化焰或还原焰，烧成温度≤1300℃。
所述的瓷绝缘子用圆砂，用于制备瓷绝缘子产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)配方简单，采用陶瓷常规用原料；
(2)制备的圆砂毛坯颗粒可根据情况直接使用，或采用窑炉带烧的方式均可，无特殊烧成工艺要求，节能降耗，保护环境；
(3)采用圆砂制备的瓷绝缘子，产品无堆砂、落砂现象，具有强度分散性小、设计利用率高、强度高等优点；
(4)通过湿核-团粒法，自动滚动喷水雾，成型设备简单，制备方法易行，制备出的圆砂粒度大小均匀，无分层剥落现象。
附图说明
图1是本发明带烧的圆砂的状态图；
图2是本发明施加圆砂的产品烧成后的状态图；
图3是本发明施加方砂和圆砂的同型号产品破坏试验中的最高强度和最大位移曲线关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
所用的原料均为市售。
实施例1
表1制备圆砂的配方
Figure BDA0002484267150000031
所述圆砂的制备过程如下：
(1)按照表1的配方准备好原料。按照重量百分比分别称量铝矾土粉、大同土、长石、章村土、淘洗土、熟滑石、生产坯料、BaCO3以及9300，并按顺序加入到球磨机中，设定球磨时间为11h，连续球磨；
(2)粒度合格后过筛放磨；
(3)新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成尺寸为2.0mm的颗粒，滚制时控制速度在9r/min；
(5)将制得的颗粒在烘房中烘制72h，烘制温度为100℃；
(6)将干燥后的颗粒装进匣钵内，随绝缘子在还原气氛下带烧，烧成最高温度为1255℃。
应用上述配方和制备方法制备的试样的测试效果：
取匣钵内带烧完的颗粒，进行尺寸测量，直径约在
Figure BDA0002484267150000033
之间，如图1中黄色砂粒；对颗粒进行碾压测试，颗粒无分层、破碎现象。
实施例2
表2制备圆砂的配方
Figure BDA0002484267150000032
所述圆砂的制备过程如下：
(1)按照表2的配方准备好原料。按照重量百分比分别称量铝矾土粉、澄城土、长石、泾阳土、淘洗土、熟滑石、生产坯料、BaCO3以及pc-64，并按顺序加入到球磨机中，设定球磨时间为10.5h，连续球磨；
(2)粒度合格后过筛放磨；
(3)新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成尺寸为2.2mm的颗粒，滚制时控制速度在10r/min；
(5)将制得的颗粒在烘房中烘制84h，烘制温度为90℃；
(6)将干燥后的颗粒装进匣钵内，随氧化铝球在隧道窑氧化气氛下带烧，烧成最高温度为1300℃。
应用上述配方和制备方法制备的试样的测试效果：
取匣钵内带烧完的颗粒，进行尺寸测量，直径约在
Figure BDA0002484267150000042
之间，如图1中白色砂粒；对颗粒进行碾压测试，颗粒无分层、破碎现象；将聚乙烯醇溶液涂刷到绝缘子坯体胶装面后，并用喷砂机将砂粒喷到上面，外面喷涂釉料后烧成，烧成后的表面如图2所示，颗粒分布均匀，无堆砂、落砂现象。
实施例3
表3制备圆砂的配方
Figure BDA0002484267150000041
所述圆砂的制备过程如下：
(1)按照表3的配方准备好原料。按照重量百分比分别称量铝矾土粉、蒲白土、长石、淘洗土、熟滑石、生产坯料、BaCO3以及CMC，并按顺序加入到球磨机中，设定球磨时间为11.5h，连续球磨；
(2)粒度合格后过筛放磨；
(3)新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成尺寸为1.9mm的颗粒，滚制时控制速度在8r/min；
(5)将制得的颗粒在烘房中烘制96h，烘制温度为95℃；
(6)将干燥后的颗粒放进釉坯烘房中，待用。
应用上述配方和制备方法制备的试样的测试效果：
将聚乙烯醇溶液涂刷到绝缘子坯体胶装面后，并用喷砂机将烘干后的砂粒坯体喷到上面，外面喷涂釉料后烧成，同样方法制备同种型号的3只方砂产品，一起烧成后胶装并进行破坏试验，如图2所示，方砂产品破坏最大值为29.7kN，最大位移为40.59mm；圆砂产品破坏最大值为36.98kN，最大位移为50.53mm。
对比例1
表4制备圆砂的配方
Figure BDA0002484267150000051
所述圆砂的制备过程如下：
(1)按照表4的配方准备好原料。按照重量百分比分别称量铝矾土粉、蒲白土、长石、淘洗土、熟滑石、生产坯料以及CMC，并按顺序加入到球磨机中，设定球磨时间为12h，连续球磨；
(2)粒度合格后过筛放磨；
(3)新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成尺寸为1.9mm的颗粒，滚制时控制速度在8r/min；
(5)将制得的颗粒在烘房中烘制96h，烘制温度为95℃；
(6)将干燥后的颗粒放进釉坯烘房中，待用。
应用上述配方和制备方法制备的试样的测试效果：
匣钵内的砂粒烧成后呈无光泽、粗糙状态；将聚乙烯醇溶液涂刷到绝缘子坯体胶装面后，并用喷砂机将烘干后的砂粒坯体喷到上面，外面喷涂釉料后烧成，烧成后发现砂粒脱落严重。
对比例2
表3制备圆砂的配方
Figure BDA0002484267150000061
所述圆砂的制备过程如下：
(1)按照实施例3表3的配方准备好原料。按照重量百分比分别称量铝矾土粉、蒲白土、长石、淘洗土、熟滑石、生产坯料、BaCO3以及CMC，并按顺序加入到球磨机中，设定球磨时间为11.5h，连续球磨；
(2)粒度合格后过筛放磨；
(3)新浆除铁后，通过压力喷塔设备，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将粉料通过冷等静压机压制成毛坯，直径为200mm；
(5)将毛坯在产品用窑炉中带烧并通过破碎机破碎；
(6)破碎后过筛，取6目下和12目上的部分备用。
应用上述配方和制备方法制备的试样的测试效果：
将聚乙烯醇溶液涂刷到绝缘子坯体胶装面后，并用喷砂机将烘干后的砂粒坯体喷到上面，外面喷涂釉料后烧成，同样方法制备同种型号的3只方砂产品，烧成后发现有明显的堆砂现象，颗粒分布也不均匀。

Claims (8)

1.一种瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：铝矾土31～38％，高岭土5～9％，熔剂矿物17～23％，淘洗土19～26％，熟滑石10～13.5％，BaCO3 1.5～2.8％，生产坯料3.5～5.3％，以上述原料质量的总和为100％，外加分散剂0.15～0.3％；
所述的瓷绝缘子用圆砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料，将原料放至球磨机中球磨；
(2)将球磨的新浆进行粒度测试，达到粒度控制标准后过筛放磨；
(3)将步骤(2)得到的新浆除铁后，进行喷雾干燥制成粉料；
(4)将步骤(3)中的粉料，通过湿核-团粒法的方式，滚制成所需尺寸的颗粒；
(5)将步骤(4)得到的颗粒在烘房中烘制；
(6)将步骤(5)中干燥后的颗粒直接用于上砂处理，或是装进匣钵内随绝缘子产品带烧；
步骤(5)中，烘房温度为80～100℃，时间不少于72h；步骤(6)中，带烧气氛为氧化焰或还原焰，烧成温度≤1300℃。
2.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：高岭土为澄城土、蒲白土或大同土中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：熔剂矿物为长石、章村土或泾阳土中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：分散剂为9300、pc-64或CMC中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：步骤(2)中，新浆粒度控制在10μm：72±2％。
6.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：步骤(3)中，颗粒尺寸要求80目以上≥20％，粉料水分保持在1.3±0.2％。
7.根据权利要求1所述的瓷绝缘子用圆砂，其特征在于：步骤(4)中，颗粒尺寸保持在1.4±2.5mm；滚制时控制速度在8～11r/min。
8.一种权利要求1-7任一所述的瓷绝缘子用圆砂的应用，其特征在于：用于制备瓷绝缘子产品。
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