CN1519050A - 一种耐碱腐蚀陶瓷填料及其生产工艺 - Google Patents

一种耐碱腐蚀陶瓷填料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种以硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿为主要原料，以粘土为粘结剂生产的具有优异耐碱腐蚀性能的耐碱陶瓷填料及其生产工艺。可生产拉西环、矩鞍环、异鞍环、十字环、瓷球等各种规格的耐碱陶瓷填料。其主要性能指标：吸水率：＜0.5％；体积密度2.35－2.80g/cm3；耐碱度：＞99.5％；莫氏硬度：≥7；本发明具有原料来源广泛，生产工艺简单，生产成本低等特点，产品主要用于化工行业碱性介质的反应塔内。

Description

一种耐碱腐蚀陶瓷填料及其生产工艺
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种以硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿为主要原料，以粘土为粘结剂生产的具有优异耐碱腐蚀性能的耐碱陶瓷填料及其生产工艺。
背景技术：
目前，化工行业中作为传质的陶瓷填料通常选用高岭土、长石、粘土作为主要原料加工生产的，这种普通陶瓷填料常称之为耐酸陶瓷，其耐碱性能差，在碱性介质中容易被腐蚀、疏松、软化而失效，因此不能在烧碱、纯碱、氨水等碱性介质的反应塔内长期使用，根据JC/T457-92(1996)耐化学腐蚀性检测标准，普通陶瓷填料的耐碱度仅86％左右，国内还没有开发出原料来源广泛，生产工艺简单，耐碱度达到99.5％以上的耐碱陶瓷填料。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种以硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿为主要原料，以粘土为粘结剂生产的具有优异耐碱腐蚀性能的耐碱陶瓷填料及其生产工艺。它是以镁橄榄石(2MgO·SiO2)、偏硅酸镁(MgO·SiO2)、偏硅酸钙(CaO·SiO2)为主晶相的陶瓷材料，其材质的主要化学组成范围是：SiO2：45.0--55.0％；MgO：10.0--40.0％；CaO：0--15％；Al2O3：3.0--8.0％；可生产出拉西环、矩鞍环、异鞍环、十字环、瓷球等各种规格的耐碱陶瓷填料。
本发明所述的耐碱陶瓷填料的生产工艺流程分为可塑泥料的制备工艺、半成品成型工艺和耐碱填料的烧成工艺三个部分，以下结合附图对本发明的具体生产工艺流程进行详细的说明。
可塑泥料的制备工艺：本发明选用硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿、粘土等各种原料，其化学组成见表1所示，各种原料配比以质量为基准，配料组成范围见表2。
表1：各种原料的化学组成。
  SiO2   Al2O3  Fe2O3   TiO2   CaO     MgO   K2O   Na2O   灼减量
硅灰石   52.2   -----   0.3   -----   41.3     1.2   ----   ----   4.5
透辉石   53.7   2.7   0.7   -----   20.5     19.5   ----   ----   2.5
黑滑石   61.80   0.19   0.14   0.10   1.5     28.2   ----   ----   7.8
菱镁矿   0.64   0.10   0.40   -----   0.72     46.88   ----   ----   51.26
粘土   56.72   27.1   1.60   0.85   0.20     0.15   2.00   0.10   11.2
表2：各种原料配料组成范围：
  原料     硅灰石     透辉石     菱镁矿     黑滑石     粘土
  配比     0--30％     0--30％     0--30％     0--35％     10--25％
按照配方的要求将各种原料分别进行预粉碎，再按配比称量，加入球磨机内进行加工20个小时以上，料球水的比例为1∶1.5∶0.9，出料细度控制在250目筛余小于0.5％，然后把泥浆放入泥浆池中，依次进行过筛、除铁、压滤、陈腐和真空练泥等工序，制备得到可供成型的可塑泥料。本工艺关键设备是球磨机、双缸泵、压滤机、湿式除铁器、真空练泥机。
半成品成型工艺：本发明采用可塑挤压成型的方法生产各种规格耐碱陶瓷填料，选用不同的生产模具，控制可塑泥料的含水率为20--24％，用真空挤压成型机把配制好的可塑泥料加工成各种规格的半成品。本工艺的关键设备是真空挤压成型机，要求成型时，真空度控制在-0.08MP以上。
耐碱填料的烧成工艺：本发明选用梭式窑或隧道窑等先进窑炉作为烧成设备，严格控制半成品的入窑水份和窑炉的烧成制度。烧成温度在1200--1300℃之间。由于产品的烧成范围窄，采用控制止火温度在烧成温度的下限，适当降低烧成温度，延长保温时间的烧成方法来防止产品的过烧和变形。烧成过程应保持氧化气氛。产品出窑的温度应小于200℃。
本发明主要工艺参数控制：
原料入磨细度：  小于10mm.
原料出磨细度：  250目筛余小于0.5％
成型水份：      20.0----24.0％
练泥机真空度：  0.08---0.10Mpa
入窑水份：      小于5％
烧成温度：      1200---1300℃
产品主要性能：
吸水率：    ＜0.5％     耐碱度：     ＞99.5％；
体积密度：  2.35--2.80g/cm3；        莫氏硬度：≥7；
本发明的显著特点是首次将硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿等作为主要原料，用于生产耐碱陶瓷填料，按照普通陶瓷填料的生产工艺，生产出的拉西环、矩鞍环、异鞍环、十字环、瓷球等各种规格的陶瓷填料，有优异的耐碱腐蚀性能，具有原料来源广泛，生产工艺简单，生产成本低等特点，产品主要用于化工行业碱性介质的反应塔内。
具体实施方式：
根据以上所述的生产工艺，以硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿、粘土为主要原料，按硅灰石20％、透辉石10％、黑滑石26％、菱镁矿26％、粘土18％的比例称取2000公斤，按照规定的生产工艺参数，依次进行球磨、过筛、除铁、压滤、陈腐和真空练泥等生产工序，制备得到可用于成型的可塑泥料，选用φ25的矩鞍环生产模具，采用适宜的真空挤压成型机，生产φ25矩鞍环坯体，将坯体烘干后，用5m3液化石油气棱式窑烧成，烧成时间为10小时，烧成温度控制在1230℃，然后自然冷却至200℃以下出窑。烧成后的φ25矩鞍环具有优异的耐碱腐蚀能力，φ25矩鞍环的产品质量检测结果如下：
吸水率：    0.14％；    耐碱度：   99.85％；
体积密度：  2.68g/cm3；     莫氏硬度： 7；
产品性能达到化工行业陶瓷塔填料技术要求。

Claims (5)

1.一种应用于化工领域的陶瓷填料，具有优异耐碱腐蚀性能。其特征是它以硅灰石、透辉石、黑滑石、菱镁矿为主要原料，以粘土为粘结剂。可用于生产拉西环、矩鞍环、异鞍环、十字环、瓷球等各种规格耐碱陶瓷填料。
2.按照权利要求1所述的耐碱陶瓷填料，其特征是它的各种原料的组成范围是：硅灰石：0---30％，黑滑石：0---35％，粘土：10--25％，透辉石：0---30％，菱镁矿：0---30％。
3.按照权利要求1所述的耐碱陶瓷填料，其特征是它以镁橄榄石(2MgO·SiO2)、偏硅酸镁(MgO·SiO2)、偏硅酸钙(CaO·SiO2)为主晶相的陶瓷材料，其材质的主要化学组成范围是：SiO2：45.0--55.0％；MgO：10.0--40.0％；CaO：0--15％；Al2O3：3.0--8.0％。
4.按照权利要求1所述的耐碱陶瓷填料的生产工艺，其特征在于较佳的工艺参数是：
            原料入磨细度：  小于10mm.
            原料出磨细度：  250目筛余小于0.5％
            成型水份：      20.0----24.0％
            练泥机真空度：  -0.08----0.10Mpa
            入窑水份：      小于5％
            烧成温度：      1200---1300℃
5.按照权利要求1所述的耐碱陶瓷填料，其特征是采用球磨机、双缸泵、压滤机、湿式除铁器、真空练泥机、真空挤压成型机、梭式窑或隧道窑作为关键设备加工生产的。
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