CN1296309C - 堇青石质窑具的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种堇青石质窑具的制造方法，主要以二氧化硅微粉，氧化铝微粉和氧化镁细粉，煅烧高岭土粉以及调整成分用的含MgO、Al₂O₃、SiO₂成分的耐火细粉为基质料；以莫来石、红柱石、合成堇青石熟料、碳化硅中的一种或几种为骨料，再加少量分散剂和适量水配制成一种既具有可浇注性和自行凝结硬化的性能，又具有经煅烧形成堇青石结合相的堇青石质窑具材料。其优点是可省去大型压机的投资和耗电，而能制作大尺寸板材，且具有提高成品率的效果。还有利于制作异型制品如薄壁匣钵等。

Description

堇青石质窑具的制造方法

技术领域：本发明涉及一种堇青石质窑具的制造方法，窑具是用于在窑内烧制陶瓷制品的支撑件或容器。属于耐火材料技术领域。

背景技术：堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)是一个三组分化合物，具有低的热膨胀系数和优良的热震稳定性，以及在一定温度下较高的热态强度。人们很成功地用来制作陶瓷窑烧成制品时的支撑件或容器，如棚板、立柱、匣钵等，统称窑具。堇青石质窑具的传统制造方法，一般采用滑石、粘土、氧化铝等配成以2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂为主要成份的基质料，再和作为骨料的合成莫来石等以一定比例混合形成混合物，加入适量水后，采用下述三种成型方法，分别成型为各种形状的坯体，再经烘干和1280℃～1350℃烧成，形成以堇青石为结合相的堇青石结合莫来石制品。堇青石窑具传统的成型方法有三种：第一种是将上述原料加入适量水和临时性结合剂经混炼后，用压机压制成型(见图2)；第二种是加入大量水(20～30％)形成泥浆状，用石膏模浇注成型(见图3)；第三种是加入适量水和临时性结合剂，形成可塑状，用高压挤出机挤出成型(见图4)。有的为了降低热膨胀系数和改进抗侵蚀性，还可以部分添加预合成的堇青石，红柱石，碳化硅等作为骨料。在基质料的配合中，作为MgO来源的原料，除采用滑石外，还可以采用绿泥石，蛇纹石，镁砂等；作为SiO₂和Al₂O₃来源，可以采用粘土，矾土，硅石，二氧化硅微粉和氧化铝粉等。但所有这些配合料都不具有自身凝结硬化的性能，为了获得成型体具有一定的强度，便于搬动过程不受损伤，必须加入临时性结合剂。以上传统工艺的缺点是靠临时性结合剂难于形成较好的生坯强度，特别是大尺寸棚板，一方面要求几千吨的大吨位压机，投资大且能耗高；另一方面，靠临时性结合剂产生的强度较小，因坯体自重过大，搬动过程容易受损伤；再加上大尺寸板面布料不容易均匀，以上种种原因使烧成过程中成品率不高。

发明内容：本发明针对目前堇青石质窑具制造方法的不足之处，经试验研究提供一种制造堇青石窑具的新方法，其特征是利用微粉和超微粉的分散凝聚作用，不用堇青石基质料的传统原料而改用氧化镁细粉、二氧化硅微粉和氧化铝微粉，以及煅烧高岭土粉为基质料；莫来石、合成堇青石熟料、红柱石、碳化硅中的一种或几种为骨料，在加入少量分散剂和水后，经搅拌，获得具有可塑性、流动性、和常温固化性能的浆体，从而可采用与水泥混凝土制品相同的振动、浇注或涂抹等成型方法成型为板状或其他异型坯体。然后装入窑中，以1200～1380℃氧化气氛或中性气氛进行煅烧而形成各种形状的窑具制品。本方法详述如下：(可参见附图1)

1.原材料：

1.1配置基质料的原料：

二氧化硅微粉：SiO₂的重量百分含量大于85％，颗粒中直

              径D50＜0.5μm

氧化铝微粉：Al₂O₃的重量百分含量大于85％，颗粒中直径D50＜2μm

氧化镁细粉    MgO的重量百分含量大于80％，细度要求320目筛余小于10％(重量百分数)

煅烧高岭土粉  Al₂O₃的重量百分含量35％～55％，细度要求320目筛余小于10％(重量百分数)

调整成份用含MgO、Al₂O₃、SiO₂成分的耐火细粉，如橄榄石、尖晶石、煅烧过的滑石、绿泥石、蛇纹石、镁质粘土中的一种或几种；

1.2耐火骨料为莫来石(Al₂O₃含量为43～75％)、红柱石、合成堇青石熟料、碳化硅中的一种或几种；

1.3分散剂采用六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠、酒石酸、柠檬酸、萘磺酸盐中的一种或几种；

2配料比例：

2.1基质料配比为：

二氧化硅微粉        10～25份(重量份)

氧化铝微粉          0～10份(重量份)

氧化镁细粉          2～15份(重量份)

煅烧高岭土粉        50～70份(重量份)

调整成分用含MgO、SiO₂、Al₂O₃的耐火粉末

                    0～20份(重量份)

2.2骨料：基质料为30～70∶70～30(重量份)

2.3分散剂加入量：按基质料和骨料总重量的0.1～1.0％

3操作步骤：

3.1按上述重量比例称取基质料，骨料及分散剂放入搅拌机中充分混合，加适量水，经充分搅拌后形成有一定流动性的塑性体。

可用三种方法成型：

●用浇注法成型时，可通过调节分散剂和水份，使浆体具有优良的流动性，便于直接倒入预先设计好的模具中，充满模具的空间；

●用振动浇注成型时，可将预先调制好的浆体倒入模具内，放在振动台上或者用插入式振捣棒或平板式振动器，通过振动，使浆体充满模具内的空间。

●用涂抹法成型时，可通过分散剂和用水量调整浆体使形成流动性较差而粘塑性较好的浆体，借助模具涂抹成各种形状。

3.2将成型的制品，经静置和养护，即可自行凝结硬化，待强度达到可以脱模搬动时，脱模取出制品，此时制品具有一定的强度，将其装入煅烧窑在1200℃～1380℃温度，氧化气氛或中性气氛中进行煅烧，以获得含最佳堇青石结合相的堇青石质窑具。

以上所用的煅烧窑炉，可以是梭式窑、隧道窑、倒焰窑或辊道窑。

本发明与传统工艺相比，具有以下优点：

●大大节省设备投资；

●可以成型任意形状和较大型板材，模具费用较低；

●不需要单设干燥设备，使干燥和烧成一起进行；

●半成品具有较好的强度，便于搬运装窑，较少破损率，合格率可以提高到95％以上。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程

图2对比技术的机压成型工艺流程

图3对比技术的浇注法成型工艺流程

图4对比技术的挤出成型工艺流程

具体实施方式：

实施例1：

莫来石颗粒料0～3mm    54份(重量)

氧化镁细粉            5份(重量)

二氧化硅微粉          7份(重量)

煅烧高岭土粉          30份(重量)

含镁30％的耐火细粉    4份(重量)

分散剂                0.24份(重量)

水                    6.8份(重量)

经1300～1350℃烧成后，测定性能如下：

常温抗折强度          22MPa

1250℃热态抗折强度    11MPa

实施例2：

莫来石质和碳化硅质颗粒料0～3mm  54份(重量)

氧化镁细粉                      4份(重量)

氧化铝微粉                      4份(重量)

二氧化硅微粉                    6份(重量)

煅烧高岭土粉                    32份(重量)

分散剂                          0.24份(重量)

水                              6.8份(重量)

经1300～1380℃烧成后，测定性能如下：

常温下抗折强度                  18MPa

1280℃热态抗折强度              14MPa

实施例3：

堇青石熟料0～3mm                15份(重量)

莫来石颗粒料0～1mm              15份(重量)

1～3mm                          20份(重量)

二氧化硅微粉                    7份(重量)

氧化镁细粉                      5份(重量)

氧化铝微粉                      10份(重量)

煅烧高岭土粉                    28份(重量)

分散剂                          0.24份(重量)

水                              7份(重量)

经1200～1320℃烧成后，测定性能如下：

常温下抗折强度                    18MPa

1200℃热态抗折强度                14MPa

实施例4：

碳化硅颗粒料                      54份(重量)

二氧化硅微粉                      6份(重量)

氧化镁细粉                        4份(重量)

氧化铝微粉                        4份(重量)

煅烧高岭土粉                      32份(重量)

分散剂                            0.24份(重量)

水                                6.8份(重量)

经1300～1380℃烧成后，测定性能如下：

常温下抗折强度                    26MPa

Claims (1)

1.一种堇青石质窑具的制造方法，其特征是：以二氧化硅微粉、氧化铝微粉、氧化镁细粉、煅烧高岭土粉以及调整成份用的含MgO、Al₂O₃、SiO₂成分的耐火细粉为基质料；以莫来石、合成堇青石熟料、红柱石、碳化硅中的一种或几种为骨料；以六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠、酒石酸、柠檬酸、萘磺酸盐中的一种或几种作为分散剂，按一定比例混合成混合料，再加入适量水，经充分搅拌后，获得具有可塑性，流动性和常温固化性能的浆体，采用与水泥混凝土制品相同的振动、浇注或涂抹的成型方法，成型为板状或其他异型坯体，经静置和养护，即可自行凝结硬化，待强度达到可以脱模搬动时，脱模取出坯体，装入煅烧窑在1200～1380℃氧化气氛或中性气氛中进行煅烧，以获得含最佳堇青石结合相的堇青石质窑具，

对配制基质料所用的原材料的技术要求为：

二氧化硅微粉：   SiO₂的重量百分含量大于85％，颗粒中直径

                  D50＜0.5μm

氧化铝微粉：     Al₂O₃的重量百分含量大于85％，颗粒中直径

                  D50＜2μm

氧化镁细粉       MgO的重量百分含量大于80％，细度要求320

                  目筛余小于10％(重量百分数)

煅烧高岭土粉     Al₂O₃的重量百分含量35％～55％，细度要求

                  320目筛余小于10％(重量百分数)

调整成份用含MgO、Al₂O₃、SiO₂成分的耐火细粉，是橄榄石、尖晶石、煅烧过的滑石、绿泥石、蛇纹石、镁质粘土中的一种或几种

配料比例：

(1)基质料配比：

二氧化硅微粉：                10～25份(重量份)

氧化铝微粉：                  0～10份(重量份)

氧化镁细粉：                  2～15份(重量份)

煅烧高岭土粉                  50～70份(重量份)

调整成份用含MgO、Al₂O₃、SiO₂成分的耐火细粉

                              0～20份(重量份)

(2)骨料∶基质料为             30～70∶70～30(重量份)

(3)分散剂加入量：按基质料和骨料总重量的0.1～1.0％。

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