CN1261093A - 一种棕刚玉研磨体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种棕刚玉研磨体(磨料)及其制备方法,是以Al2O3为主,加入一定量的SiO2、TiO2、ZrO2,在研磨机中将混合物进行超细深加工成为微粉,加结合剂成型后,采用高温烧结工艺加工出的制品,它具有原材料成本低,制成品中Al2O3含量低、硬度大、韧性好、耐磨损的特点,能承受较大的压力,抗破碎能力强,可提高被研磨产品的质量、降低研磨时间,延长使用寿命。适用于化工、建材、医药、食品等行业。

Description

一种棕刚玉研磨体及其制备方法
本发明属于研磨用材料，特别是涉及以Al2O3为主要成分的研磨体及其制备方法。
目前国内外生产陶瓷粉末或其它超细粉末的研磨用磨料，其材料大多数选用以Al2O3为主制成的刚玉制品，而现在市场上的刚玉制品由于其Al2O3的含量一般在95％以上，这就要求在生产时对原材料如铝矿石熟料进行熔融和提纯处理，才能提高Al2O3的含量，因此刚玉制品的成本一般较高，其制品每吨可达1万元以上；且现有生产刚玉制品的工艺比较复杂，设备投资较大，由于磨料的成型一般是注浆或手工制作，从而造成制得的刚玉产品本身存在着脆性大、密度小的缺点，在做研磨材料使用时易碎、磨耗大，从而降低了使用寿命，难以保证被研磨加工物的质量。
本发明的目的就是针对现有研磨材料存在的问题而提供的一种棕刚玉研磨体(磨料)制品。它具有原材料成本低，制成品中Al2O3含量低、硬度大、韧性好、耐磨损的特点，可提高被研磨产品的质量、降低研磨时间，延长使用寿命。
本发明的另一目的就是提供该耐磨棕刚玉研磨体(磨料)制品的制备方法。
本发明的目的是采用以下技术方案实现的：它是以含Al2O3为主的原料，加入一定量的SiO2、TiO2、ZrO2，在研磨机中将混合物进行超细深加工成为微粉，加入结合剂并将其加工成型，采用高温烧结工艺加工出棕刚玉制品。
本发明的棕刚玉研磨体制品的成分(重量百分含量、％)为：
Al2O3  60-90
SiO2    5-30
TiO2     0-6
ZrO2     0-4
本发明的棕刚玉研磨体制品的成分最佳范围(重量百分含量、％)为：
Al2O3    80-86
SiO2      9-15
TiO2      1-3
ZrO2      1.5-2.5
本发明还提供一种制备本发明的耐磨棕刚玉研磨体的方法。该方法具体如下：
(1)将高铝矿石熟料破碎，用除铁机中除去铁，加入高硅砂、钛白粉、氧化锆，将以上原料混合后经过球磨、超细磨，加工成300目以上的微粉。
(2)以加水的阿拉伯树脂胶或水玻璃作为磨料成型粘接剂(胶∶水＝1∶100-1∶20)，加入量为原料总重量的5-30％，与原料微粉搅拌均匀，经对辊机挤压后过筛，细度在0.5微米以下，湿度为1-2％。
(3)筛后将混合料在成型机中以约每分钟40转的速度转动，使湿粉逐渐滚动形成为颗粒，当达到预定尺寸时撒入干粉定型，继续转动至外表面光滑为止。
(4)成型后放入烧结炉中烧结，在室温下缓慢升温，经过电炉8-15小时(遂道窑需经40-60小时)将温度升至1500-1700℃，并在高温下保温焙烧1-4小时(遂道窑需经4-10小时)，出炉自然冷却后就为本发明刚玉研磨体制品。
成球时如需制得大直径刚玉球，需向成型机中较小的圆颗粒上喷入树脂胶，并继续加入粉料，随着滚动使其逐渐增大。当制品的直径大于30cm时，可选用压机压型法成球。
本发明棕刚玉研磨体制品的技术指标：
1、比重(g\cm3)            ＞3.3
2、抗折强度(kg/cm2)          ＞1500
3、抗压强度(kg/cm2)          ＞15000
4、吸水率                       0
5、硬度(莫氏)                   9
6、硬度(显微)(kg/mm2)          2328
7、磨耗(在72转/分钟下，加水自磨24小时)0.71％
8、Al2O3(％)               ＜86
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
将1000公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入100公斤高硅砂、10公斤钛白粉、5公斤氧化锆，经过球磨、超细磨做成500目的细微粉。加入200公斤含1％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为2厘米的球。放入电炉内，在室温下缓慢升温，经过10小时将温度升至1650℃，并在1650℃的高温下恒温焙烧2.5小时，出炉后自然冷却到室温，即得到本发明的棕刚玉耐磨球。该刚玉球的比重为3.3g\cm3、抗折强度为1600kg/cm2、抗压强度为16350kg/cm2、吸水率为0、莫氏硬度为9、显微硬度为2328kg/mm2、磨耗为0.71％、Al2O3为含量86。
实施例2
将700公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入100公斤高硅砂、30公斤钛白粉、10公斤氧化锆，经过球磨、超细磨做成350目以上的细微粉。加入200公斤含5％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为5厘米的球。放入电炉内，在室温下缓慢升温，经过8小时将温度升至1550℃，并在1550℃的高温下恒温焙烧3.5小时，将球出炉自然冷却到室温即得到棕刚玉耐磨球。该刚玉球的比重为3.3g\cm3、抗折强度为1510kg/cm2、抗压强度为15800kg/cm2、吸水率为0、莫氏硬度为9、显微硬度为2428kg/mm2、磨耗(在72转/分钟磨24小时)为0.65％、Al2O3为含量76％。
实施例3
将1000公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入40公斤高硅砂、5公斤钛白粉、5公斤氧化锆，经过球磨、超细磨做成500目的细微粉。加入200公斤含2％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为3厘米的圆辊。放入电炉内，在室温下缓慢升温，经过10小时将温度升至1680℃，并恒温保温焙烧1小时，出炉后自然冷却到室温，即得到本发明的棕刚玉耐磨球。制成的刚玉制品达到技术指标的要求。
实施例4
将1000公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入120公斤高硅砂、40公斤钛白粉、20公斤氧化锆，经过球磨、超细磨做成1000目的细微粉。加入公斤含1.5％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为2厘米的圆辊。放入隧道窑内，在室温下缓慢升温，经过48小时将温度升至1530℃，并在1530℃高温下恒温焙烧10小时，出炉后自然冷却到室温，即得到本发明的棕刚玉耐磨球。该刚玉球制品达到技术指标的要求。
实施例5
将500公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入150公斤高硅砂、10公斤钛白粉、10公斤氧化锆，经过球磨、超细磨做成300目的细微粉。加入公斤含3％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为4厘米的圆辊。放入隧道窑内，在室温下缓慢升温，经过60小时将温度升至1600℃，并在1600℃高温下恒温焙烧8小时，出炉后自然冷却到室温，即得到本发明的棕刚玉耐磨球。该刚玉球制品达到技术指标的要求。
实施例6
将1000公斤高铝矿石熟料经破碎、除铁，再加入120公斤高硅砂，经过球磨、超细磨做成800目的细微粉。加入公斤含1.5％阿拉伯树脂胶的水溶液搅拌均匀，在成球机滚动成直径为5厘米的圆辊。放入隧道窑内，在室温下缓慢升温，经过40小时将温度升至1650℃，并在高温下恒温焙烧5小时，出炉后自然冷却到室温，即得到本发明的棕刚玉耐磨球。该刚玉球制品基本达到技术指标的要求。
对以上实施例的刚玉制品进行磨耗和硬度测试，各取直径为2-5厘米的棕刚玉球2公斤，放入1500ml的球磨罐内，加水1100ml，在转速为72转/分钟的条件下，自磨24小时，其磨耗如表1所列。
表1：实施例号  制品规格(直径cm)  莫氏硬度   磨耗(％)
1          2               9        0.65
2          5               9        0.71
3          3               9        0.69
4          2               9        0.60
5          4               9        0.70
6          5               9        0.72
本发明的刚玉研磨体产品呈棕色，可应用于各种球磨机内，具有硬度高、韧性好、耐磨损、使用寿命长等特点，能承受较大的压力，抗破碎能力强，因而在作研磨材料时能提高被加工产品的质量、降低研磨时间。本发明的原材料立足国内、成本低，生产工艺简单，设备投资少，因而可大大降低产品的成本。适用于化工、建材、医药、食品等行业。

Claims (7)

1、一种棕刚玉研磨体，其特征在于其成分(重量百分含量、％)为：
Al2O3     60-90
SiO2       5-30
TiO2       0-6
ZrO2       0-4。
2、根据权利要求1所述棕刚玉研磨体，其特征在于其成分的最佳范围(重量百分含量、％)为：
Al2O3     80-86
SiO2       9-15
TiO2       0.5-3
ZrO2       1.5-2.5。
3、一种棕刚玉研磨体的制备方法，该方法具体步骤如下：
(1)将高铝矿石熟料破碎，用除铁机中除去铁，加入高硅砂、钛白粉、氧化锆，混合后经过球磨、超细磨，加工成300目以上的微粉。
(2)以加水的阿拉伯树脂胶或水玻璃作为磨料成型粘接剂，与原料微粉搅拌均匀，经对辊机挤压后过筛，细度在0.5微米以下，湿度为1-2％。
(3)筛后在成型机中以约每分钟40转的速度转动，使湿粉逐渐滚动形成为颗粒，当达到预定尺寸时撒入干粉定型，继续转动至外表面光滑为止。
(4)成型后放入烧结炉中烧结，烧结是在室温下缓慢升温，将温度升至1500-1700℃，并在高温下保温焙烧。
4、根据权利要求3所述的棕刚玉研磨体的制备方法，其特征在于所说的烧结炉是电炉或隧道窑。
5、根据权利要求3或4所述的棕刚玉球研磨体的制备方法，其特征在于电炉烧结的升温时间是8-15小时，保温焙烧时间是1-4小时。
6、根据权利要求3或4所述的棕刚玉研磨体的制备方法，其特征在于隧道窑烧结的升温时间是40-60小时，保温焙烧时间是4-10小时。
7、根据权利要求3所述的棕刚玉研磨体的制备方法，其特征在于阿拉伯树脂胶与水之比是1∶100-1∶20，加入量为原料总重量的5-30％。
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