CN115432930B - 一种高纯超细熔融石英石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯超细熔融石英石及其制备方法,所述石英石粒径在0mm‑60mm之间,堆积密度680‑1050kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO2≥99.95%、Fe2O3≤0.002%、水分<0.1%。本发明制作出的熔融石英石密度较大,利于涂料流淌、滴落,且易于识别涂料厚度和均匀程度,同时多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高了砂料的纯度和质量;采用分仓研磨,能够在一次研磨过程中得到不同粒径的石英砂粉体;使用多层消音材料和保护材料,提高了消音和防护功能。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域,尤其是一种高纯超细熔融石英石及其制备方法。
背景技术
熔融石英即Fused silica,是氧化硅(石英,硅石)的非晶态(玻璃态)。它是典型的玻璃,其原子结构长程无序。它通过三维结构交叉链接提供其高使用温度和低热膨胀系数。
熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760℃以上温度熔融,随后快速冷却而制得的。此过程将晶型二氧化硅转变为非晶型的玻璃熔体。熔融石英熔化温度约1713℃,导热系数低,热膨胀系数几乎是所有耐火材料中最小的,因而它具有极高的热震稳定性。所以,在焙烧和浇注过程中熔融石英型壳很少因温度剧变而破裂,是理想的熔模铸造制型的耐火材料,可作为面层或背层涂料用的耐火材料,以及撒砂材料。熔融石英会部分或全面提高型壳性能。熔融石英热膨胀系数小,有利于防止型壳在脱蜡和焙烧过程中开裂、变形,利于确保铸件尺寸稳定。熔融石英纯净度高,所配涂料稳定性好;型壳高温抗蠕变能力提高。
现有的工艺制作出的熔融石英石密度小,不利于涂料流淌、滴落,并且由于熔融石英涂料浆透明度高,难以识别涂料厚度和均匀程度,在这里我们提出一种高纯超细熔融石英石及其制备方法。
发明内容
本发明为解决上述技术不足,采用改性的技术方案,一种高纯超细熔融石英石,所述石英石粒径在0mm-60mm之间,堆积密度680-1050kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO2≥99.95%、Fe2O3≤0.002%、水分<0.1%。
作为本发明的进一步优选方式,所述石英石成品包括有4-10目、10-20目、20-50目、50-100目、100-200目。
作为本发明的进一步优选方式,包括以下步骤,
S1,石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂;
S2,通过加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,使熔炼炉内的温度控制在1720-1750℃之间对石英砂的熔炼,使用传感器对熔炼过程实时监控,通过水冷及风冷相结合对炉内快速散热降温;
S3,使用多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高砂料的纯度和质量,采用分仓研磨,得到粒径不同的石英砂粉体;
S4,制作的粉体送入真空炉中进行二次加热,首先,在升温到达800℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空,去除空气,在炉温升至1730℃时,充惰性气体进炉胆,然后启动循环风机升温回火,升温过程中保持50℃/min提高,且在800℃-1000℃持续时间20min,然后保持1730℃,持续45min;
S5,对制作完成后的原料进行自然冷却,冷却完成后,采用多级筛分机进行分筛,即完成制作。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S3中,球磨过程中加入多层消音材料和保护材料,辅助外加水经过雾化后喷入研磨机中,外加水的用量是物料总重的8%,研磨粒径13mm-48mm,持续进行低温烘干,烘干温度控制在65℃-125℃。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S1中,所述弱酸溶液中包括有盐酸、氢氟酸、碳酸氢钠进行混合的溶液,其中所述所述盐酸的浓度为0.45mol/L-0.55mol/L、氢氟酸浓度为0.25mol/L-0.35mol/L、所述碳酸氢钠浓度为0.2mol/L-0.35mol/L。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S4中,加入的惰性气体为氩气或氦气中的一种,且注入量为120ml/min,均匀注入。
作为本发明的进一步优选方式,所述石英砂磁选装置通过设置筛分筒,在筛分筒内设置风扇。
本发明所达到的有益效果是:本发明制作出的熔融石英石密度较大,利于涂料流淌、滴落,且易于识别涂料厚度和均匀程度,同时多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高了砂料的纯度和质量;采用分仓研磨,能够在一次研磨过程中得到不同粒径的石英砂粉体;使用多层消音材料和保护材料,提高了消音和防护功能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案:一种高纯超细熔融石英石,石英石粒径在0mm-60mm之间,堆积密度680-1050kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO2≥99.95%、Fe2O3≤0.002%、水分<0.1%。
石英石成品包括有4-10目、10-20目、20-50目、50-100目、100-200目。
包括以下步骤,
S1,石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂;
S2,通过加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,使熔炼炉内的温度控制在1720-1750℃之间对石英砂的熔炼,使用传感器对熔炼过程实时监控,通过水冷及风冷相结合对炉内快速散热降温;
S3,使用多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高砂料的纯度和质量,采用分仓研磨,得到粒径不同的石英砂粉体;
S4,制作的粉体送入真空炉中进行二次加热,首先,在升温到达800℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空,去除空气,在炉温升至1730℃时,充惰性气体进炉胆,然后启动循环风机升温回火,升温过程中保持50℃/min提高,且在800℃-1000℃持续时间20min,然后保持1730℃,持续45min;
S5,对制作完成后的原料进行自然冷却,冷却完成后,采用多级筛分机进行分筛,即完成制作。
步骤S3中,球磨过程中加入多层消音材料和保护材料,辅助外加水经过雾化后喷入研磨机中,外加水的用量是物料总重的8%,研磨粒径13mm-48mm,持续进行低温烘干,烘干温度控制在65℃-125℃。
步骤S1中,弱酸溶液中包括有盐酸、氢氟酸、碳酸氢钠进行混合的溶液,其中盐酸的浓度为0.45mol/L-0.55mol/L、氢氟酸浓度为0.25mol/L-0.35mol/L、碳酸氢钠浓度为0.2mol/L-0.35mol/L。
步骤S4中,加入的惰性气体为氩气或氦气中的一种,且注入量为120ml/min,均匀注入。
步骤S1,石英砂磁选装置通过设置筛分筒,在筛分筒内设置风扇。
石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂。
通过加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,从而使熔炼炉内的温度能够及时变化以适应石英砂的熔炼,提高石英砂的质量;通过传感器对熔炼过程实时监控,从而使得工作人员能够及时了解熔炼过程,以方便工作人员做出及时有效的操作;同时能够通过加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,从而使得熔炼炉内的温度能够及时变化并且适应石英砂的熔炼,使得石英砂的质量得到了提高。
多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高了砂料的纯度和质量;采用分仓研磨,能够在一次研磨过程中得到不同粒径的石英砂粉体;使用多层消音材料和保护材料,提高了消音和防护功能。
石英砂磁选装置通过设置筛分筒,在筛分筒里设置风扇,利用物理原理去除石英砂中的杂质矿物,有效提高石英砂质量。
实施例1
石英石粒径在45mm之间,堆积密度680kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO299.95%、Fe2O30.002%、水分0.048%。
石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂,酸洗中弱酸溶液中包括有盐酸、氢氟酸、碳酸氢钠进行混合的溶液,其中盐酸的浓度为0.45mol/L、氢氟酸浓度为0.25mol/L、碳酸氢钠浓度为0.2mol/L;加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,使熔炼炉内的温度控制在1720℃之间对石英砂的熔炼,使用传感器对熔炼过程实时监控,通过水冷及风冷相结合对炉内快速散热降温;使用多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高砂料的纯度和质量,采用分仓研磨,得到粒径不同的石英砂粉体,球磨过程中加入多层消音材料和保护材料,辅助外加水经过雾化后喷入研磨机中,外加水的用量是物料总重的8%,研磨粒径13mmmm,持续进行低温烘干,烘干温度控制在65℃℃;制作的粉体送入真空炉中进行二次加热,首先,在升温到达800℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空,去除空气,在炉温升至1730℃时,加入的惰性气体为氩气或氦气中的一种,且注入量为120ml/min,均匀注入然后启动循环风机升温回火,升温过程中保持50℃/min提高,且在800℃持续时间20min,然后保持1730℃,持续45min;对制作完成后的原料进行自然冷却,冷却完成后,采用多级筛分机进行分筛,即完成制作。
实施例2
石英石粒径在60mm之间,堆积密度1050kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO299.96%、Fe2O30.001%、水分<0.039%。
石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂弱酸溶液中包括有盐酸、氢氟酸、碳酸氢钠进行混合的溶液,其中盐酸的浓度为0.55mol/L、氢氟酸浓度为-0.35mol/L、碳酸氢钠浓度为0.35mol/L;加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,使熔炼炉内的温度控制在1750℃之间对石英砂的熔炼,使用传感器对熔炼过程实时监控,通过水冷及风冷相结合对炉内快速散热降温;使用多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高砂料的纯度和质量,采用分仓研磨,得到粒径不同的石英砂粉体,球磨过程中加入多层消音材料和保护材料,辅助外加水经过雾化后喷入研磨机中,外加水的用量是物料总重的8%,研磨粒径48mm,持续进行低温烘干,烘干温度控制在125℃;制作的粉体送入真空炉中进行二次加热,首先,在升温到达800℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空,去除空气,在炉温升至1730℃时,加入的惰性气体为氩气或氦气中的一种,且注入量为120ml/min,均匀注入然后启动循环风机升温回火,升温过程中保持50℃/min提高,且在1000℃持续时间20min,然后保持1730℃,持续45min;对制作完成后的原料进行自然冷却,冷却完成后,采用多级筛分机进行分筛,即完成制作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种高纯超细熔融石英石的制备方法,其特征在于;包括以下步骤,
S1,石英石经粗选、煅烧和水淬、电选和磁选、酸洗、浮选以及干燥工序处理,生产出SiO2含量在99.95%以上的高纯石英砂;
S2,通过加热或散热的方式对熔炼炉内的温度进行控制,使熔炼炉内的温度控制在1720-1750℃之间对石英砂的熔炼,使用传感器对熔炼过程实时监控,通过水冷及风冷相结合对炉内快速散热降温;
S3,使用多级研磨石英粉球磨机,对进入球磨机的物料进行分选,使得研磨后的石英砂料更精细,提高砂料的纯度和质量,采用分仓研磨,得到粒径不同的石英砂粉体;
S4,制作的粉体送入真空炉中进行二次加热,首先,在升温到达800℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空,去除空气,在炉温升至1730℃时,充惰性气体进炉胆,然后启动循环风机升温回火,升温过程中保持50℃/min提高,且在800℃-1000℃持续时间20min,然后保持1730℃,持续45min;
S5,对制作完成后的原料进行自然冷却,冷却完成后,采用多级筛分机进行分筛,即完成制作;步骤S3中,球磨过程中加入多层消音材料和保护材料,辅助外加水经过雾化后喷入研磨机中,外加水的用量是物料总重的8%,研磨粒径13mm-48mm,持续进行低温烘干,烘干温度控制在65℃-125℃;步骤S1中,所述酸洗过程中包括有盐酸、氢氟酸、碳酸氢钠进行混合的溶液,其中所述盐酸的浓度为0.45mol/L-0.55mol/L、氢氟酸浓度为0.25mol/L-0.35mol/L、所述碳酸氢钠浓度为0.2mol/L-0.35mol/L;步骤S4中,加入的惰性气体为氩气或氦气中的一种,且注入量为120ml/min,均匀注入;
制作出的石英石成品包括有4-10目、10-20目、20-50目、50-100目、100-200目。
2.根据权利要求1所述的一种高纯超细熔融石英石的制备方法,其特征在于,所述石英砂磁选装置通过设置筛分筒,在筛分筒内设置风扇。
3.一种高纯超细熔融石英石,其特征在于,所述石英石采用权利要求1的方法制备而成,所述石英石粒径在0mm-60mm之间,堆积密度680-1050kg/m3;按重量百分比,其成分如下:SiO2≥99.95%、Fe2O3≤0.002%、水分<0.1%。
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