CN1153747C - 一种微晶玻璃绝缘子的制备方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种微晶玻璃绝缘子的制备方法,其特点是原料选自钒钛磁铁矿尾矿、硼砂尾矿、白云石、长石、砂岩等废渣,通过熔融、浇铸、核化、晶化等过程即可制得。本发明制得的产品机械强度高,介电损耗小,介电常数稳定、电绝缘性能优良、抗腐蚀、耐酸碱;本发明的制备方法简单,原料易得,生产成本低,是一种具有发展前景的矿渣综合利用途径。
Description
本发明属于电瓷材料领域,更确切地说,是一种以废渣原料制备微晶玻璃绝缘子的方法
绝缘子作为一种瓷件,用于固定导体并使导体间相互绝缘,完成架空电力线线路/电器或配电装置的输变电任务。绝缘子裸露在大气中,温差波动大,腐蚀介质多,载荷复杂,工作条件相当严苛,因此对绝缘子使用的技术条件国家颁有严格标准(GB772-87)。陶瓷绝缘子生产,采用粘土等铝硅酸盐原料,通过繁琐的加工、成型、施釉、缓慢干燥、持续中温烧结成陶瓷,其主要弊端有三个:第一是涉取优质粘土为原料,浪费土地资源;其次是工艺繁琐,生产周期长,产量和规模受到制约;第三产品质量稳定性差,合格率低,成本居高不下(郑明新主编,工程材料,清华大学出版社,1991年9月,P248)。
本发明的目的是克服已有技术缺点,提供一种制备工艺简单、生产周期短、产品成本低、性能好的绝缘子的生产方法。
实现本发明的主要技术方案:以两种或两种以上的工业废渣为原料,通过熔融、浇铸成型、核化、晶化等步骤制得微晶玻璃绝缘子。
本发明的具体制备方法包括以下步骤:
(1)将粉碎的废渣原料加到池窑或电炉中,加热至1400-1600℃,使其熔融后澄清,在1300-1350℃下保温;
(2)在0.01-0.1MPa下浇铸到预热至600-800℃的模中成型,再经600-700℃退火;
(3)于680-780℃下核化1-2小时,再经850-980℃晶化1-2小时;
(4)脱模、磨削、抛光即得到包括钙铁辉石、钙长石、透辉石、堇青石在内的微晶玻璃绝缘子。
本发明所述的原料选自钒钛磁铁矿尾矿、含褐煤、瘦煤、烟煤在内的粉煤灰、铬渣、含钒钛、稀土和普通高炉渣、含磁铁、红铁、菱铁和铬铁在内的铁尾矿、铜矿尾矿、金红石、黄金尾矿、硼镁尾矿、煤系粘土、白云石、长石、菱镁矿尾矿、砂岩中两种或两种以上的混合物。
所述的钙铁辉石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为Ca(Mg.Fe)Si2O6用电子衍射分析(SED)技术确定制品主晶相,以下同。
所述的钙长石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.AL2O3.2SiO2。
所述的透辉石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.MgO.2SiO2。
所述的堇青石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为2MgO.2AL2C3.5SiO2。
本发明的主要优点:本发明由于选用的原料均选自工业废渣,因此原料易得,生产成本低;按本发明的方法制得的产品机械强度高、介电损耗小,介电常数稳定,电绝缘性优良,抗腐蚀、耐酸碱;由于原料选自工业废渣,充分利用二次资源,减少环境污染,是一种很有发展前景的矿渣综合利用途径。
下面通过实例进一步阐述本发明的特点。
实例1
本实例是制备主晶相为Ca(Mg.Fe)Si2O6的钙铁辉石微晶玻璃绝缘子A具体制备过程:将39%褐煤粉煤灰、46%钒钛磁铁尾矿、15%铬渣经粉碎混合后加入到电炉中,在1500℃熔融,经澄清后,在1300℃下保温,在0.1MPa下注入已预热至700℃的模中,在600℃下退火、脱模经720℃核化1小时,再于900℃晶化1.5小时,冷却后经磨削、抛光即得到所需产品。产品的化学组成(重%):SiO248%、(FeO+Fe2O3)9%、AL2O311%、CaO20%、MgO6%、TiO25%、MnO0.4%、CrO30.6%;产品性能见表1。
实例2
本实例是制备主晶相为CaO.AL2O3.2SiO2的钙长石微晶玻璃绝缘子B。所用的原料:钒钛磁铁尾矿53%、铜矿尾矿47%,制备过程和条件同实例1。产品的化学组成(重%):SiO254%、(FeO+Fe2O3)5%、AL2O36.5%、CaO13%、MgO7%、TiO26.4%;产品性能见表1。
实例3
本实例是制备主晶相为Cao.MgO.2SiO2的透辉石微晶玻璃绝缘子C。采用原料:磁铁尾矿42%、铬渣6%、硼镁矿尾矿22%、白云石22%、菱镁矿尾矿10%,其操作过程同实例1。
产品的化学组分(重%):SiO254%、(FeO+Fe2O3)5%、AL2O36.5%、CaO13%、MgO7%、TiO26.4%;产品性能见表1。
实例4
本实例是制备主晶相为2MO.2AL2O3.5SiO2堇青石微晶玻璃绝缘子D。采用的原料:菱镁矿尾矿38%、砂岩32%、煤系粘土24%、金红石6%,其操作过程同实例1。
产品的化学组分(重%):SiO253%、(FeO+Fe2O3)0.8%、AL2O320%、CaO0.2%、MgO20%、TiO26%;产品性能见表1。
由表1看出,本发明产品A-D的机械性能和电化学性能均优于陶瓷绝缘子。
表1
产品指标 | A | B | C | D | 陶瓷绝缘子 |
体积密度,g/cm3 | 2.52 | 2.50 | 2.51 | 2.53 | 2.30 |
吸水率,% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.01 |
抗弯强度,MPa | 190 | 121 | 174 | 186 | 120 |
弹性模量GPa | 9.9 | 9.6 | 9.3 | 9.5 | 7.0 |
绝缘击穿强度,KV/mm | 26 | 26 | 26 | 28 | 20 |
相对介电常数(50HZ,20℃) | 5.2 | 5.1 | 5.1 | 5.0 | 6.0 |
体积电阻率(20℃)Ω.m | 1014 | 1014 | 1014 | 1016 | 1013 |
Claims (7)
1.一种微晶玻璃绝缘子的制备方法,包括原料熔融、浇注成型、核化、晶化、脱模、磨削、抛光,其特征在于制备过程依次为:
(1)将粉碎废渣原料加到池窑或电炉中,加热至1400-1600℃,使其熔融后澄清,在1300-1350℃下保温;
( 2)在0.01-0.1MPa下浇铸到预热至600-800℃的模中成型,再经600-700℃退火;
(3)在680-780℃下核化1-2小时,再经850-980℃晶化1-2小时;
(4)经脱模、磨削、抛光即得到包括钙铁辉石、钙长石、透辉石、堇膜石微晶玻璃绝缘子。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(2)退火后脱模,再经核化、晶化、脱模、磨削、抛光。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于所述的原料选自钒钛磁铁矿尾矿、含褐煤、瘦煤和烟煤的粉煤灰、铬渣、含钒钛、稀土和普通高炉渣、含磁铁、红铁、菱铁和铬铁在内的铁尾矿、铜尾矿、金红石、黄金尾矿、硼镁尾矿、煤系粘土、白云石、长石、菱镁矿、砂岩中的两种或两种以上的混合物。
4.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的钙铁辉石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为Ca(Mg.Fe)Si2O6。
5.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的透辉石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.MgO.2SiO2。
6.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的钙长石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.AL2O3.2SiO2。
7.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的堇青石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为2MgO.2AL2O3.5SiO2。
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