CN114473889B - 一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及砂轮制备技术，具体涉及一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮及方法。针对当前固体废弃物存量逐年增长的情况，本发明陶瓷结合剂砂轮由下述重量份数的原料制备而成：陶瓷结合剂18～23份、磨料62～70份、造孔剂1～3份和临时粘结剂6～8份。所用到的陶瓷结合剂的部分原料来自固体废弃物粉煤灰、煤矸石和矿渣粉，这些原料来源广泛，存量巨大，价格低廉，一定程度上降低了固体废弃物对环境的污染。所制砂轮的粗糙度控制在2.5μm以内，砂轮硬度等级为M以上，抗拉强度介于160～188N/mm2，最高可达188N/mm2。

Description

一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮及方法
技术领域
本发明涉及砂轮制备技术，具体涉及一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮及方法。
背景技术
粉煤灰是燃料(主要是煤)在燃烧过程中排出的微小灰粒，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中产生的固体废物，在成煤过程伴煤而生的一种废弃岩石，属于煤炭的一种共伴生矿物，矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称，是一种优质的混凝土掺合料。相关数据表明，煤矸石的产量约占煤炭产量的10％，我国当前煤矸石的总积累量已达70多亿吨，且积累数逐年递增，成为我国积存量和年增量最大、占用场地最多的工业废弃物，我国也是全球煤炭开采量最大的国家，燃用1吨煤约产生250～300kg粉煤灰，大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质会对生物和人体造成危害。以上废弃物在我国积累量大，价格低廉，对废弃物的综合利用也成为了研究的热点和重点，是走资源节约型、环境友好型社会道路的必然选择，符合生态文明思想的理念，是形势所需。
以上三种固体废弃物的主要化学成分与陶瓷类似，所以陶瓷结合剂类磨具可以有效的将他们利用起来，将这些固体废弃物转化为玻璃相产品，结合剂是指在砂轮磨具中使各磨粒之间实现粘结的材料，通常磨料磨粒要求包覆在结合剂中，或通过结合剂间接连接磨粒，形成所谓的结合剂桥来实现磨粒间的连接。金刚石是自然界中存在的最硬物质，其在整个磨削加工行业占据着举足轻重的位置，利用金刚石磨料制成各种金刚石磨具，可在高速状态下磨削、切割各种硬度高且脆性大的材料，可实现高速磨削、切割各种硬质合金、陶瓷材料等。在实际使用及磨削加工过程中，由于金刚石磨具磨削效率高，砂轮磨具实际磨削损耗低，加工过程中操作简单方便，高速磨削过程中加工精度高，磨削工件过程中能有效避免工件表面及内部出现裂纹和工件烧伤等组织内部缺陷，因此使得金刚石磨具得到了广泛应用。CBN磨料是一种晶体结构上与金刚石相一致的四面体杂化共价键闪锌矿型结构，磨料具有硬度高、磨粒锋利等优点，使得砂轮磨削能力强、磨削温度低、磨具磨损小、使用寿命长、化学稳定性高，与金刚石相比CBN能承受更高的加工温度，特別适合于加工黑色金属材料，此外， CBN比硬质合金的热导率高，这样在磨削区产生相同热量的情况下，采用CBN 砂轮磨削能够在一定程度上降低磨削区的温度，可有效的避免磨削加工过程的热损伤，提高工件的加工质量。SiC具有高力学性能、良好的耐酸碱腐蚀性、良好的耐热冲击性、较好的热导率以及低的热膨胀系数等特点，因而在机械、能源、化工等高技术领域得到了大量应用，SiC为应用最广泛、最经济的一种磨料，具有高力学性能、良好的耐酸碱腐蚀性、良好的耐热冲击性、较好的热导率以及低的热膨胀系数等特点，有黑碳化硅和绿碳化硅两种，黑碳化硅含SiC约95％，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等，绿碳化硅含SiC约97％以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。
发明内容
针对当前固体废弃物存量逐年增长的情况，本发明提供了一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮方法，有效实现了固体废弃物的再利用，且工艺较为简单，成本较低，适合工业化生产。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮，由下述重量份数的原料制备而成：陶瓷结合剂18～23份、磨料62～70份、造孔剂1～3份和临时粘结剂6～8 份。
进一步，所述陶瓷结合剂由固体废弃物、二氧化硅、三氧化二硼、碳酸钾和碳酸钠组成，其中固体废弃物4.2～11.5份、二氧化硅4.2～10.4份、三氧化二硼1.47～2.99份、碳酸钾1～2.64份和碳酸钠0.92～2.53份，其中碳酸钾和碳酸钠的作用是引入氧化钾和氧化钠，所述磨料为金刚石、CBN或碳化硅，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯，所述临时粘结剂为聚乙二醇或糊精。
再进一步，所述固体废弃物为煤矸石、粉煤灰和矿渣粉中的一种或几种。
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
S1.分别称取固体废弃物、二氧化硅、三氧化二硼、碳酸钾和碳酸钠，并将其混合得到固体混合物；
S2.将固体混合物物料置于球磨罐中，使用球磨机球磨，得到粉末混合物；
S3.将粉末混合物高温加热，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，保温；
S4.保温完成后，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的容器中进行淬火处理；
S5.将淬火态陶瓷干燥，得到陶瓷固体；
S6.将陶瓷固体进行粉碎，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理，过筛，得到陶瓷结合剂粉末；
S7.将陶瓷结合剂粉末、磨料、临时粘接剂和造孔剂按比例混合而成的物料加入球磨罐中，将球磨罐置于球磨机中，进行研磨处理，将其混合均匀，得到陶瓷结合剂砂轮粉料；
S8.将陶瓷结合剂砂轮粉料取出后，滴加去离子水将粉料微微润湿，放入模具中压制成砂轮状；
S9.将压好的砂轮烧结，保温，最后冷却至室温，即得到利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮。
进一步，所述S1中固体废弃物4.2～11.5份、二氧化硅4.2～10.4份、三氧化二硼1.47～2.99份、碳酸钾1～2.64份和碳酸钠0.92～2.53份，其中固体废弃物为煤矸石、粉煤灰和矿渣粉中的一种或几种；所述S2中球磨罐中球与物料的重量份数为：固体混合物物料18～23份，球54～92份，所述球磨处理时间为30～90min，球磨速度为380～450r/min。
进一步，所述S3中高温加热的升温速率为5～8℃/min，加热最高温度为 1400℃，于最高温度时保温180～300min。
进一步，所述S5中干燥温度为90～120℃，干燥时间60～120min。
进一步，所述S6粉碎的压力为30～50Mpa，所述球磨机的转速为 380～450r/min，球磨处理时间为90～120min。
进一步，所述S7中物料的重量份数为：陶瓷结合剂粉末18～23份、磨料62～70 份、临时粘接剂6～8份，造孔剂1～3份，球的份数为291～378份，球磨机的转速为300～440r/min，球磨处理时间30～90min。
进一步，所述S8中滴加去离子水的质量为陶瓷结合剂砂轮粉料的2％～3％，放入模具中压制成砂轮状的压力为15～28MPa；
所述S9中将压好的砂轮烧结，保温，最后冷却至室温，具体步骤为：烧升温速率为5～8℃/min，于300～400℃保温60～120min，于580～700℃保温 180～300min，保温结束后，自然冷却至室温再取出陶瓷结合剂砂轮。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明所用到的陶瓷结合剂的部分原料来自固体废弃物粉煤灰、煤矸石和矿渣粉，这些原料来源广泛，存量巨大，价格低廉，一定程度上降低了固体废弃物对环境的污染。所制砂轮的粗糙度控制在2.5μm以内，砂轮硬度等级为M 以上，抗拉强度介于160～188N/mm2，最高可达188N/mm2。
具体实施方式
实施例1
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为65％，三氧化二铝为10％，三氧化二硼为15％，碳酸钠为6％，碳酸钾为4％，所用粉煤灰产自河南省郑州市，此地粉煤灰含二氧化硅45.1％，三氧化二铝24.2％，氧化钙 5.6％。
步骤2，按重量份数称取粉煤灰5.76份，二氧化硅6.48份，三氧化二硼1.98 份，碳酸钠2.16份，碳酸钾1.62份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为54份，用球磨机处理30min，球磨速度为380r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为5℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温180min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于90℃的干燥箱中干燥60min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为30MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理90min，球磨速度为390r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将18份陶瓷结合剂粉末、70份SiC磨料、6份临时粘接剂聚乙二醇和3份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入291份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为 300r/min，球磨处理90min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量2％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为15MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为5℃/min，于400℃保温120min，于700℃保温180min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为2.3μm，砂轮硬度N级，砂轮极限抗拉强度达到180N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例2
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为65％，三氧化二铝为10％，三氧化二硼为15％，碳酸钠为6％，碳酸钾为4％，所用矿渣粉产自河南省郑州市，此地矿渣粉含二氧化硅36.1％，三氧化二铝16.32％，氧化镁 1.32％。
步骤2，按重量份数称取矿渣粉8.36份，二氧化硅6.08份，三氧化二硼2.09 份，碳酸钠1.14份，碳酸钾1.33份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为57份，用球磨机处理40min，球磨速度为400r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为5℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温200min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于95℃的干燥箱中干燥70min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为33MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理95min，球磨速度为400r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将19份陶瓷结合剂粉末、69份CBN磨料、6份临时粘接剂糊精和3份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入291份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为320r/min，球磨处理80min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量2％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为20MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为6℃/min，于400℃保温110min，于700℃保温200min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为1.85μm，硬度N级，砂轮极限抗拉强度达到162N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例3
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为65％，三氧化二铝为10％，三氧化二硼为15％，碳酸钠为6％，碳酸钾为4％，所用煤矸石粉产自河南省郑州市，此地煤矸石粉含二氧化硅42.07％，三氧化二铝46.03％，氧化钙0.63％。
步骤2，按重量份数称取煤矸石粉4.2份，二氧化硅10.4份，三氧化二硼 2.7份，碳酸钠1.7份，碳酸钾1份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为60份，用球磨机处理50min，球磨速度为410r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为6℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温220min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于100℃的干燥箱中干燥80min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为36MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理100min，球磨速度为410r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将20份陶瓷结合剂粉末、68份金刚石磨料、7份临时粘接剂聚乙二醇和2份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入291份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为 340r/min，球磨处理70min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量2％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为22MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为6℃/min，于350℃保温100min，于700℃保温220min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为2.01μm，硬度N级，砂轮极限抗拉强度达到175N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例4
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为60％，三氧化二铝为13.5％，三氧化二硼为9％，碳酸钠为7.5％，碳酸钾为10％，所用粉煤灰和矿渣粉产自山西省朔州市，此地粉煤灰含二氧化硅48.5％，三氧化二铝 19.3％，氧化钙6.6％，矿渣粉含二氧化硅40.2％，三氧化二铝18.9％，氧化镁9.8％。
步骤2，按重量份数称取粉煤灰5.67份，矿渣粉5.46份，二氧化硅4.2份，三氧化二硼1.47份，碳酸钠2.1份，碳酸钾2.1份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为63份，用球磨机处理60min，球磨速度为420r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为6℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温240min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于105℃的干燥箱中干燥90min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为39MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理105min，球磨速度为420r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将21份陶瓷结合剂粉末、67份SiC磨料、7份临时粘接剂糊精和 2份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入291份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为360r/min，球磨处理60min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量2％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为24MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为7℃/min，于400℃保温90min，于700℃保温240min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为1.71μm，硬度N级，砂轮极限抗拉强度达到183N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例5
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为60％，三氧化二铝为13.5％，三氧化二硼为9％，碳酸钠为7.5％，碳酸钾为10％，所用粉煤灰和煤矸石粉产自山西省朔州市，此地粉煤灰含二氧化硅48.5％，三氧化二铝 19.3％，氧化钙6.6％，煤矸石粉含二氧化硅45.2％，三氧化二铝49.1％，氧化钙 0.5％。
步骤2，按重量份数称取粉煤灰3.74份，煤矸石粉3.74份，二氧化硅7.7 份，三氧化二硼1.98份，碳酸钠2.2份，碳酸钾2.64份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为88份，用球磨机处理70min，球磨速度为430r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为7℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温260min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于110℃的干燥箱中干燥100min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为42MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理110min，球磨速度为430r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将22份陶瓷结合剂粉末、66份CBN磨料、8份临时粘接剂聚乙二醇和1份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入291份研磨球，使罐中的球料质量比为4：1，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为380r/min，球磨处理50min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量3％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为26MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为7℃/min，于400℃保温80min，于700℃保温260min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为2.4μm，硬度N级，砂轮极限抗拉强度达到160N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例6
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为60％，三氧化二铝为13.5％，三氧化二硼为9％，碳酸钠为7.5％，碳酸钾为10％，所用矿渣粉和煤矸石粉产自山西省朔州市，此地矿渣粉含二氧化硅40.2％，三氧化二铝 18.9％，氧化镁6.6％，煤矸石粉含二氧化硅45.2％，三氧化二铝49.1％，氧化钙 0.5％。
步骤2，按重量份数称取矿渣粉7.36份，煤矸石粉2.07份，二氧化硅6.9 份，三氧化二硼1.61份，碳酸钠2.53份，碳酸钾2.53份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为92份，用球磨机处理80min，球磨速度为440r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为7℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温280min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于115℃的干燥箱中干燥110min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为45MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理115min，球磨速度为440r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将23份陶瓷结合剂粉末、65份金刚石磨料、8份临时粘接剂糊精和1份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入388份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为 400r/min，球磨处理40min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量3％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为28MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为8℃/min，于300℃保温70min，于650℃保温280min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为2.4μm，硬度M级，砂轮极限抗拉强度达到182N/mm2，砂轮组织密度均匀。
实施例7
一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定陶瓷结合剂各化学成分的质量分数：二氧化硅为57％，三氧化二铝为15％，三氧化二硼为17％，碳酸钠为3％，碳酸钾为8％，所用粉煤灰、矿渣粉和煤矸石粉产自内蒙古自治区包头市，此地粉煤灰含二氧化硅42.8％，三氧化二铝26.5％，氧化钙3.3％，矿渣粉含二氧化硅43.3％，三氧化二铝20.5％，氧化镁7.8％，煤矸石粉含二氧化硅37.3％，三氧化二铝48.2％，氧化钙0.9％。
步骤2，按重量份数称取粉煤灰2.07份，矿渣粉8.51份，煤矸石粉0.92份，二氧化硅5.52份，三氧化二硼2.99份，碳酸钠0.92份，碳酸钾2.07份。
步骤3，将以上原料置于球磨罐中，球为92份，用球磨机处理90min，球磨速度为450r/min，得到混合粉末。
步骤4，将混合粉末置于刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入烧结炉中，设置最高温度为1400℃，升温速率为8℃/min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，于最高温度下保温300min。
步骤5，保温完成后，打开炉门，用火钳夹住坩埚，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的水缸中处理。
步骤6，将淬火态陶瓷置于蒸发皿中，放于120℃的干燥箱中干燥120min，得到陶瓷固体。
步骤7，将淬火后的陶瓷固体置于压片机下进行粉碎，压片机压力为50MPa，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理120min，球磨速度为450r/min，过200 目筛网后得到陶瓷结合剂粉末。
步骤8，将23份陶瓷结合剂粉末、62份金刚石磨料、8份临时粘接剂聚乙二醇和1份造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯加入到球磨罐中，再加入384份研磨球，并保证两个球磨罐的重量相差在3g以内，将球磨罐置于球磨机中，球磨速度为 420r/min，球磨处理30min，将其混合均匀。
步骤9，将以上粉末样品取出后，滴加陶瓷结合剂砂轮粉料质量3％的去离子水将其润湿，放入设计好的砂轮模具中，用压片机压制，压片机压力为28MPa。
步骤10，将砂轮坯体置于烧结炉中烧结，升温速率为8℃/min，于400℃保温60min，于580℃保温300min，保温结束后自然冷却到室温，即制得以固体废弃物为原料制备的砂轮。
按本实施例制备的砂轮产品，粗糙度为1.96μm，硬度M级，砂轮极限抗拉强度达到188N/mm2，砂轮组织密度均匀。

Claims (8)

1.一种利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮，其特征在于，所述陶瓷结合剂砂轮由下述重量份数的原料制备而成：陶瓷结合剂18~23份、磨料62~70份、造孔剂1~3份和临时粘结剂6~8份；
所述陶瓷结合剂由固体废弃物、二氧化硅、三氧化二硼、碳酸钾和碳酸钠组成，其中固体废弃物4.2~11.5份、二氧化硅4.2~10.4份、三氧化二硼1.47~2.99份、碳酸钾1~2.64份和碳酸钠0.92~2.53份，所述磨料为金刚石、CBN或碳化硅，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯，所述临时粘结剂为聚乙二醇或糊精；
所述固体废弃物为煤矸石、粉煤灰和矿渣粉中的一种或几种。
2.一种如权利要求1所述的利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.分别称取固体废弃物、二氧化硅、三氧化二硼、碳酸钾和碳酸钠，并将其混合得到固体混合物；
S2.将固体混合物物料置于球磨罐中，使用球磨机球磨30~90min，球磨速度为380~450r/min，得到粉末混合物；
S3.将粉末混合物高温加热至1400 ℃，于最高温度时保温180~300min，使粉末混合物变为熔融态陶瓷，保温；
S4.保温完成后，将熔融态陶瓷倒入盛去离子水的容器中进行淬火处理；
S5.将淬火态陶瓷干燥，得到陶瓷固体；
S6.将陶瓷固体进行粉碎，再将破碎后的陶瓷固体置于球磨机中处理，过筛，得到陶瓷结合剂粉末；
S7.将陶瓷结合剂粉末、磨料、临时粘接剂和造孔剂按比例混合而成的物料加入球磨罐中，将球磨罐置于球磨机中，进行研磨处理，将其混合均匀，得到陶瓷结合剂砂轮粉料；
S8.将陶瓷结合剂砂轮粉料取出后，滴加去离子水将粉料微微润湿，放入模具中压制成砂轮状；
S9.将压好的砂轮烧结，保温，最后冷却至室温，即得到利用固体废弃物制备的陶瓷结合剂砂轮。
3.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S1中固体废弃物4.2~11.5份、二氧化硅4.2~10.4份、三氧化二硼1.47~2.99份、碳酸钾1~2.64份和碳酸钠0.92~2.53份，其中固体废弃物为煤矸石、粉煤灰和矿渣粉中的一种或几种；所述S2中球磨罐中球与物料的重量份数为：固体混合物物料18~23份，球54~92份。
4.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S3中高温加热的升温速率为5~8℃/min。
5.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S5中干燥温度为90~120℃，干燥时间60~120min。
6.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S6中粉碎的压力为30~50Mpa，所述球磨机的转速为380~450r/min，球磨处理时间为90~120min。
7.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S7中物料的重量份数为：陶瓷结合剂粉末18~23份、磨料62~70份、临时粘接剂6~8份，造孔剂1~3份，球的重量份数为261~416份，球磨机的转速为300~440r/min，球磨处理时间30~90min。
8.根据权利要求2所述的一种利用固体废弃物制备陶瓷结合剂砂轮的方法，其特征在于，所述S8中滴加去离子水的质量为陶瓷结合剂砂轮粉料的2%~3%，放入模具中压制成砂轮状的压力为15~28MPa；
所述S9中将压好的砂轮烧结，保温，最后冷却至室温，具体步骤为：升温速率为5~8℃/min，于300~400℃保温60~120min，于580~700℃保温180~300min，保温结束后，自然冷却至室温再取出陶瓷结合剂砂轮。
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