CN1432547A - 低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料 - Google Patents

低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料 Download PDF

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Abstract

低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料，它配方重量组份是：斜顽火辉石25－35、高岭土65－75、长石10－30、石英5－30、结晶型氧化铝1－25、堇青石40－90、莫来石10－60，将上述配方经1050－1320℃两次烧结制作而成，它具有防裂缝、剥落、低膨胀、抗热震、耐酸防腐等特点，制作成本低、工艺简单、广泛应用于化工、冶金、石油化工、制药等设备中作陶瓷衬里。

Description

低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料
本发明属于工业陶瓷新材料领域。
在化工、冶金、石油化工、制药、造纸、发电等技术部门常需要使用纸膨胀、抗热震耐酸陶瓷作为设备(如反应釜、搅拌槽(罐)、水洗(冷却)塔等)的衬里(砖、板、管)。目前使用的普通工业陶瓷材料难以适应上述情况。特别是在硫酸法生产钛白粉的过程中，由于生产工艺的特殊要求会产生急冷急热的反复循环，使用普通工业陶瓷材料做在的砖、板、管衬里会造成衬里在短期内生产严重裂缝、剥落，进而发生渗漏腐蚀，造成设备停产检修造成损失。为了解决这一问题，国内外进行了许多有关低膨胀、抗热震耐酸陶瓷的研究和试制工作，并取得了一定的效果。如德国DIDIRE公司研制的SF类陶瓷，即是本技术领域性最佳的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷。但是由于SF类陶瓷是通过得高岭土中添加陶瓷石英纤维制造的，成本很高，而且其抗热震性能有待于进一步提高。为此，本发明人进行了更为深入的研究，并成功地研制出抗热震性能更佳，且成本大大低于现有同类陶瓷，新的低膨胀、抗热震耐陶瓷。
本发明涉及一种新的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料。具体而言，本发明涉及滑石(3MO·4SiO2·H2O)、高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、熔融石英(SiO2)及长石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)、结晶型氧化铝(α-Al2O3)，这些原料，通过科学配制，经制作工艺加工成规格的衬里后，烧结而成的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷。该耐酸陶瓷材料是通过下述方法制得的：
步骤一：将滑石(3MgO·4SiO2·H2O)经1050-1100℃煅成斜顽火辉石(MgO·SiO2)；
步骤二：将步骤一中所述斜顽火辉石(MgO·SiO2)与高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)及长石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)、结晶型氧化铝(α-Al2O3)按比例制成泥块在1280-1320℃烧结，使之形成含有莫来石(3Al2O3·2Si2O)结晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)结晶的瓷块，然后破碎成颗粒；
步骤三：将步骤一中所述顽火辉石(MgO·SiO2)与高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)及长石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)，结晶型氧化铝(α-Al2O3)按比例混合制成坏料颗粒。
步骤四：将熔融石英(SiO2)破碎成颗粒；
步骤五：将步骤二、三、四所述的颗粒按比例混合制成坏，经1280-1320℃烧制。
其中，在所述步骤二中，斜顽火辉石(MgO·SiO2)与高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)在混合的重量百分比的优选范围分别是1-40％和99-60％，更为优选的范围分别是25-35％和75-65％；长石(RO·Al2O3·NH2O)占该混合物的重量百分比的优选范围是10-30％，更为优选的范围是15-25％；石英(SiO2)占该混合物的重要百分比的优选范围是5-20％，更为优选的范围是6-15％；结果型氧化铝(α-Al2O3)占该混合物的重要百分比的优选范围是1-25％，更为优选的范围是2-15％。在步骤三中斜顽火辉石(MgO·SiO2)与高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)，在混合时的重量百分比的优选范围分别是1-40％和99-60％，更为优选的范围是2-8％和98-92％；长石(RO·Al2O3·NH2O)占该混合物的重量百分比的优选范围分别是10-30％，更为优选的范围是15-25％；石英(SiO2)占该混合物的重量百分比的优选范围是5-20％，更为优选的范围是6-15％；结晶型氧化铝(α-Al2O3)占该混合物的重量百分比的优选范围是1-25％，更为优选的范围是2-10％。步骤五中所述含有莫来石(3Al2O3·2Si2O)结晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)结晶的颗粒与坯料颗粒的重量百分比的优选范围分别是10-60％和90-40％，更为优选的范围分别是15-35％和85-65％；熔融石英(SiO2)占该混合物的重量百分比的优选范围是5-30％，更为优选的范围是10-20％。此外，步骤二中含有莫来石(3Al2O3·2Si2O)结晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)结晶的颗粒度的优选范围是0.1-6mm，更为优选的范围是0.4-1.25mm，步骤三中坯料的颗粒≤1mm；步骤四中熔融石英(SiO2)颗粒度优选范围是0.05-6mm，更为优选的范围是0.16-0.5mm。
任何本领域技术人参照上述方法均可制得本发明的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷。
本发明的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷的理化性能如下：
1、热膨胀系数(按DIN51045)线性上升到400℃≤8×106mm/m
2、导热系数)按DIN51046)≤1.5W/m·K
3、热稳定性(按DIN51068·1)(900℃-20℃)  ≥10次
4、体积密度(按ADTMC20-80a)2.21-2.24g/cm3
5、开口气孔率(按ASTMC20-80a)≤11％(体积百分比)
6、吸水率(按ASTMC20-80a)≤5％(重量百分比)
7、弹性摸量(线性)      2138Mpa
8、抗压强度(DIN51067)  70-100Mpa
9、磨损量(按JC260——81)≤0.06g/cm3
10、酸溶解度(ASTMC79-79第8段)  ≤1.5％(重量百分比)
而作为目前国际上性能最佳的SF类陶瓷(德国DIDRE公司出品)的抗热震性能，仅为5-7周期(450℃-20℃)，其它各项性能指标与本发明持平。由此可知本发明的抗热震性能远远优于现有同类产品。而本发明的成本仅是现有同类产品的四分之一左右。

Claims (2)

1、低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料，其特征在于它配方重量组份是：斜顽火辉石25-35、高岭土65-75、长石10-30、石英5-30、结晶型氧化铝1-25、堇青石40-90、莫来石10-60。
2、根据权利要求书1所说的低膨胀、抗热震耐酸陶瓷材料，其特征在于将滑石经1050-1100℃煅烧成斜顽火辉石，再将斜顽火辉石与高岭土、长石、石英、结晶型氧化铝混合制成泥块在1280-1320℃烧结，使之形成含有莫来石结晶和堇青石结晶的瓷块后再粉粹，将粉粹材料制成衬里坯，经1280-1320℃烧制即可。
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