CN1331805C - 利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法，其特征在于：(1)采用经高温煅烧后的铝型材厂工业污泥、粘土、碳酸钡、滑石为原料进行制备；(2)采用下述工艺步骤进行制备：a.将铝型材厂工业污泥经过高温煅烧；b.取原料混合后，将混合后的原料与研磨介质和水投入球磨机研磨，得到浆料；c.将浆料干燥脱水，制成粉料；d.将粉料经过成型，制成半成品坯体；e.将半成品坯体烘干，置于高温炉中煅烧，保温，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。本发明用铝型材厂工业污泥取代工业氧化铝制备氧化铝耐磨瓷球，不仅大大降低了生产成本，而且有利于实现环境保护和变废为宝的双重目的。

Description

利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法
所属技术领域
本发明涉及生态环境材料中固体废弃物的综合利用，尤其是指一种利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法。
背景技术
氧化铝耐磨瓷球具有硬度高、密度大、磨损率小、耐腐蚀等特点，广泛应用于陶瓷材料、电子材料、磁性材料以及涂料、化妆品、食品等行业的粉磨加工工程，是市场销量最大的一种研磨介质材料。常规氧化铝耐磨瓷球生产中采用工业氧化铝为主要原料，其成本较高，活性较低，不利于固相反应和烧结。
发明内容
本发明提供了一种利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法，它用铝型材厂工业污泥取代工业氧化铝制备氧化铝耐磨瓷球，不仅大大降低了生产成本，而且有利于实现环境保护和变废为宝的双重目的。
本发明的技术方案是这样构成的，其特征在于：
(1)采用铝型材厂工业污泥、粘土、碳酸钡、滑石为原料进行制备，其原料配方为：经高温煅烧后的铝型材厂工业污泥：60～80％，粘土：10～30％，滑石粉：2～11％，碳酸钡：2～9％；
(2)采用下述工艺步骤进行制备：
a.将铝型材厂工业污泥经过1200℃以上的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质1.5～2.0份、水0.9～1.2份的比例投入球磨机，研磨15～20小时，得到浆料；
c.将浆料干燥脱水，制成粉料；
d.将粉料经过成型，制成半成品坯体；
e.将半成品坯体烘干至含水率≤1％后，置于高温炉中1370～1450℃煅烧，在烧成温度保温2～4小时后停火，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
本发明中原料配方的主要原料是铝型材厂工业污泥，粘土是用来调节泥料的可塑性，滑石和碳酸钡是助熔剂。此外，为使组成稳定，并防止因污泥脱水产生的收缩而开裂，在上述a步骤中必须先将铝型材厂工业污泥经过1200℃以上的高温煅烧，使其原先含有的γ-AlOOH、Al(OH)3转化为性能稳定的α-Al2O3。
较之已有技术而言，本发明利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法不仅大大降低了生产成本，提高了市场竞争力，而且有利于实现环境保护和变废为宝的双重目的。通过本发明方法制造的氧化铝耐磨瓷球，其Al2O3的含量在68～82％之间，且具有下列性能：密度3.105～3.289g/cm3，抗折强度117～146MPa，吸水率0.032～0.351％，磨损率0.441～0.855‰/h。
具体实施方式
本发明的特征在于：
(1)采用铝型材厂工业污泥、粘土、碳酸钡、滑石为原料进行制备，其原料配方为：经高温煅烧后的铝型材厂工业污泥：60～80％，粘土：10～30％，滑石粉：2～11％，碳酸钡：2～9％；
(2)采用下述工艺步骤进行制备：
a.将铝型材厂工业污泥经过1200℃以上的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质1.5～2.0份、水0.9～1.2份的比例投入球磨机，研磨15～20小时，得到浆料；
c.将浆料干燥脱水，制成粉料；
d.将粉料经过成型，制成半成品坯体；
e.将半成品坯体烘干至含水率≤1％后，置于高温炉中1370～1450℃煅烧，在烧成温度保温2～4小时后停火，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
上述步骤c中先用120-200目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再进行干燥脱水。
上述步骤d中所述的成型方法采用液压成型机压制的方法、或采用可塑法、或采用注浆法、或采用其它常规方法。
下面结合具体实施例对本发明内容进行具体说明。
实施例1：
利用铝型材厂工业污泥，粘土，滑石和碳酸钡为原料制备耐磨瓷球，其原料配方如下：1300℃煅烧后的铝型材厂工业污泥67％，粘土20％，碳酸钡9％，滑石粉4％，烧成温度：1380℃，保温时间3小时。
制备步骤：a.将铝型材厂工业污泥经过1300℃的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质1.5份、水0.9份的比例投入球磨机，研磨20小时，得到浆料；
c.用200目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再将浆料干燥脱水，制成含水率为5％～7％的粉料；
d.将粉料经过成型，制成直径为20～100mm不同规格的半成品坯体；
e.将半成品坯体在100℃的温度下烘干至含水率≤1％后，置于1380℃的高温炉中煅烧，在最高烧成温度保温3小时，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
制得的耐磨瓷球中氧化铝含量约为73％。
性能：密度3.249g/cm3，抗折强度123MPa，吸水率0.059％，磨损率0.562‰/h。
晶相：主晶相为α-Al2O3，次晶相为莫来石，镁铝尖晶石。
实施例2：
利用铝型材厂工业污泥，粘土，滑石和碳酸钡为原料制备耐磨瓷球，其原料配方如下：1200℃煅烧后的铝型材厂工业污泥80％，粘土10％，滑石粉2％，碳酸钡8％，烧成温度：1450℃，保温时间2小时。
制备步骤：a.将铝型材厂工业污泥经过1200℃的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质2.0份、水1.2份的比例投入球磨机，研磨15小时，得到浆料；
c.用120目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再将浆料干燥脱水，制成含水率为5％～7％的粉料；
d.将粉料经过成型，制成直径为20～100mm不同规格的半成品坯体；
e.将半成品坯体在100℃的温度下烘干至含水率≤1％后，置于1450℃的高温炉中煅烧，在最高烧成温度保温2小时，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
制得的耐磨瓷球中氧化铝含量约为82％。
性能：密度3.271g/cm3，抗折强度146MPa，吸水率0.351％，磨损率0.697‰/h。
晶相：主晶相为α-Al2O3，次晶相为莫来石，镁铝尖晶石。
实施例3：
利用铝型材厂工业污泥，粘土，滑石和碳酸钡为原料制备耐磨瓷球，其原料配方如下：1300℃煅烧后的铝型材厂工业污泥60％，粘土30％，滑石粉8％，碳酸钡2％，烧成温度：1370℃，保温时间2.5小时。
制备步骤：a.将铝型材厂工业污泥经过1300℃的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质1.8份、水1.0份的比例投入球磨机，研磨18小时，得到浆料；
c.用180目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再将浆料干燥脱水，制成含水率为5％～7％的粉料；
d.将粉料经过成型，制成直径为20～100mm不同规格的半成品坯体；
e.将半成品坯体在100℃的温度下烘干至含水率≤1％后，置于1370℃的高温炉中煅烧，在最高烧成温度保温2.5小时，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
制得的耐磨瓷球中氧化铝含量约为68％。
性能：密度3.105g/cm3，抗折强度117MPa，吸水率0.032％，磨损率0.624‰/h。
晶相：主晶相为α-Al2O3，次晶相为莫来石，镁铝尖晶石。
实施例4：
利用铝型材厂工业污泥，粘土，滑石和碳酸钡为原料制备耐磨瓷球，其原料配方如下：1300℃煅烧后的铝型材厂工业污泥69％，粘土18％，滑石粉11％，碳酸钡2％，烧成温度：1390℃，保温时间3小时。
制备步骤：a.将铝型材厂工业污泥经过1300℃的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质2.0份、水1.2份的比例投入球磨机，研磨16小时，得到浆料；
c.用200目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再将浆料干燥脱水，制成含水率为5％～7％的粉料；
d.将粉料经过成型，制成直径为20～100mm不同规格的半成品坯体；
e.将半成品坯体在100℃的温度下烘干至含水率≤1％后，置于1390℃的高温炉中煅烧，在最高烧成温度保温3小时，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
制得的耐磨瓷球中氧化铝含量约为70％。
性能：密度3.249g/cm3，抗折强度128MPa，吸水率0.078％，磨损率0.663‰/h。
晶相：主晶相为α-Al2O3，次晶相为莫来石，镁铝尖晶石。
上述实施例中所采用的高温煅烧后的铝型材厂工业污泥的化学组成(重量百分数)为：SiO2为3.6％，Al2O3为94.11％，Fe2O3为0.42％，CaO为0.74％，MgO为0.57％，K2O为0.05％，Na2O为0.52％；粘土化学组成为：SiO2为48.67％，Al2O3为35.59％，Fe2O3为0.39％，TiO2为0.14％， CaO为0.22％，MgO为0.22％，K2O为1.13％，Na2O为0.01％，烧失量为13.52％；滑石化学组成为：SiO2为60.44％，Al2O3为1.19％，Fe2O3为0.14％，CaO为3.10％，MgO为29.02％，烧失量为5.32％；碳酸钡为工业纯原料。
此外，上述的铝型材厂工业污泥在高温煅烧前主要含有γ-AlOOH、Al(OH)3和无定形体结构的固体物质，粒子在0.1～1μm之间，粘土粒度为180～200目，滑石粉粒度为180～200目。

Claims (3)

1.一种利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法，其特征在于：
(1)采用铝型材厂工业污泥、粘土、碳酸钡、滑石为原料进行制备，其原料配方为：经高温煅烧后的铝型材厂工业污泥：60～80％，粘土：10～30％，滑石粉：2～11％，碳酸钡：2～9％；
(2)采用下述工艺步骤进行制备：
a.将铝型材厂工业污泥经过1200℃以上的高温煅烧；
b.按上述配方取原料混合后，将混合后的原料按照混合料1份、研磨介质1.5～2.0份、水0.9～1.2份的比例投入球磨机，研磨15～20小时，得到浆料；
c.将浆料干燥脱水，制成粉料；
d.将粉料经过成型，制成半成品坯体；
e.将半成品坯体烘干至含水率≤1％后，置于高温炉中1370～1450℃煅烧，在烧成温度保温2～4小时后停火，自然冷却至室温，即可制得氧化铝耐磨瓷球。
2.根据权利要求1所述的利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法，其特征在于：上述步骤c中先用120-200目的筛网将研磨后的浆料过滤后，再进行干燥脱水。
3.根据权利要求1或2所述的利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法，其特征在于：上述步骤d中所述的成型方法采用液压成型机压制成型的方法、或采用可塑法、或采用注浆法。
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