CN101696112B - 一种用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，它以陶瓷辊棒废料为主要原料，将其粉碎后与废活性氧化铝球、高岭土、碱土金属活性氧化物等按一定比例配料，用球磨和搅拌磨细化物料，喷雾造粒后经冷等静压或模压成形，在1300～1340℃烧成后，所得中高铝耐磨陶瓷制品的氧化铝含量为70～76％，体积密度为3.25～3.45g/cm3，每小时的磨损量小于0.025％。该方法在确保中高铝陶瓷制品密度和耐磨性的前提下，能最大限度地利用辊棒废料，实现工业固体废弃物的高附加值循环利用，并显著降低中高铝耐磨陶瓷制品的制备成本，扩大应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备技术，进一步是指用陶瓷辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品，包括中高铝球和衬砖等。
背景技术
目前国内生产的中高铝耐磨陶瓷制品主要是Al2O3-SiO2体系，Al2O3含量为60～80％，添加有少量长石和CaO、MgO等助剂，烧成温度一般在1350～1450℃之间。主要生产工艺流程为：原料预粉碎→球磨→过筛→除铁→喷雾干燥(干法)/压滤、真空练泥(湿法)→成形(干法或湿法)→烧成。中高铝耐磨陶瓷制品因具有良好的耐磨、耐腐蚀特性，且价格比高铝陶瓷低，因而被广泛应用于陶瓷、涂料、化工、非金属矿等行业的原料细磨加工，是一种优质的研磨介质和内衬材料。
目前用于制备中高铝耐磨陶瓷制品的主要原料为煅烧工业氧化铝粉。近年来国产煅烧工业氧化铝粉的价格在4000～6000元/吨之间波动，进口氧化铝粉的价格则更高。近十年来，我国建筑卫生陶瓷和日用陶瓷的快速发展带动了用于陶瓷烧成的辊道窑数量的急剧增加，作为辊道窑关键部件的陶瓷辊棒的产量由1995年的1万多吨增加到2007年的6万多吨。由于陶瓷辊棒是辊道窑中的消耗部件，使用寿命一般为6～10个月，即每年有至少5万吨的陶瓷辊棒废料产生。因陶瓷辊棒中的化学组成与中高铝陶瓷制品相近，因此，用辊棒废料替代大部分甚至全部煅烧工业氧化铝原料来制备中高铝耐磨陶瓷制品，在技术原理上是可行的，且具有节约资源、保护生态环境、降低生产成本等多方面的优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，该方法能在确保中高铝陶瓷制品密度和耐磨性的前提下，能最大限度地利用辊棒废料，实现工业固体废弃物的高附加值循环利用，并显著降低中高铝耐磨陶瓷制品的制备成本，扩大应用领域。
本发明的技术方案为，所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法是：
(1)将陶瓷辊道窑中的废弃氧化铝陶瓷辊棒回收清洗，粉碎至粒度小于100目的辊棒废料粉体；用以下原料按质量份进行配料：
辊棒废料粉体 75份-88份，
废活性氧化铝球 3份-12份，
高岭土 1份-5份，
碳酸钙粉 0份-3份，
碳酸镁粉 0份-3份，
碳酸钡粉 0份-3份，
滑石粉 0份-3份，得配合料；
(2)将上述配合料装入以中高铝陶瓷为研磨体和内衬的球磨机中，按配合料∶瓷球∶水＝1∶1.5-2∶0.4-0.6的质量比例加入瓷球和水，球磨15小时-20小时，至配合料平均粒径达到20微米以下时放出，得初磨浆料；
(3)将上述初磨浆料装入搅拌磨机中，以直径10毫米-15毫米的中高铝瓷球为研磨体，连续研磨1小时-3小时，至浆料平均粒径达到3微米以下时放出，得再磨浆料；
(4)将上述再磨浆料过筛、除铁，然后进行喷雾造粒，取粒径为40目-120目的粉末经压力成形，获得密度生坯制品；
(5)将所述生坯制品置于燃气梭式窑或隧道窑中，以每小时50℃-80℃的升温速率升温至1300℃-1340℃，保温1小时-3小时，冷却后即得中高铝耐磨陶瓷制品，该制品密度为3.25g/cm3-3.45g/cm3。
上述步骤(1)中，所述废弃氧化铝陶瓷辊棒可以是氧化铝含量(质量比)为65％-78％的陶瓷辊棒；所述废活性氧化铝球是一种用于化工生产的陶瓷的废料，含少量挥发分，经1000℃高温处理后，氧化铝含量不低于98％。
上述步骤(4)中，所述获得生坯制品的压力成形采用冷等静压成形为球状制品，或用钢模压制为砖形制品；成形压力为60MPa-120MPa；所述冷等静压包括干式等静压和湿式等静压方法。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明的技术贡献是将陶瓷辊棒废料这一不可降解的工业废料进行资源再生和高附加值利用，用它作为主要原料，显著降低了中高耐磨陶瓷制品的生产成本；通过添加一定量的化工行业废弃的活性氧化铝球，不仅可调整制品中的氧化铝含量，而且能较好地解决辊棒废料烧结活性差不利于致密化烧结的问题，以超细碳酸钙(镁、钡)为烧结助剂，不仅可显著降低制品的烧结温度，节约能源，而且能促进二次莫来石的生成，显著提高了制品的耐磨性能。
本发明与目前常见的中高铝耐磨陶瓷制品相比，首先是氧化铝原料成本大幅降低，同时使工业废料得到资源化和高附加值利用，具有良好的经济效益和社会效益。其次，本发明采用的球磨与搅拌磨相结合的原料细化工艺，使刚玉晶粒微晶化，有利于制品在较低温度下烧结并提高耐磨性能。第三，采用由超细碳酸盐分解得到的碱土金属活性氧化物为烧结助剂，一方面降低了制品的烧结温度30℃-40℃，有利于结构微细化，同时还能促进二次针状莫来石的形成，从而使产品更致密、强度高、耐磨性能更好。
采用本发明制备的中高铝陶瓷制品，其氧化铝含量为70％-76％，烧成温度为1300℃-1340℃，体积密度为3.25g/cm3-3.45g/cm3，每小时的磨损量小于0.025％，明显低于市场上同类产品0.05％-0.1％的磨损量。
由以上可知，本发明为一种用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，该方法在确保中高铝陶瓷制品密度和耐磨性的前提下，能最大限度地利用辊棒废料，实现工业固体废弃物的高附加值循环利用，并显著降低中高铝耐磨陶瓷制品的制备成本，扩大应用领域。
具体实施方式
实施例1：所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法是：
(1)将陶瓷辊道窑中的废弃氧化铝陶瓷辊棒回收清洗，粉碎至粒度小于100目的辊棒废料粉体；用以下原料按质量份进行配料：
辊棒废料粉体 76份，
废活性氧化铝球 12份，
高岭土 3份，
碳酸钙 2份，
碳酸镁 2份，
碳酸钡 3份，
滑石粉 2份，得配合料；
(2)将上述配合料装入以中高铝陶瓷为研磨体和内衬的球磨机中，按配合料∶瓷球∶水＝1∶2∶0.6的质量比例加入瓷球和水，球磨15小时-20小时，至配合料平均粒径达到20微米以下时放出，得初磨浆料；
(3)将上述初磨浆料装入搅拌磨机中，以直径10毫米-15毫米的中高铝瓷球为研磨体，连续研磨1小时-3小时，至浆料平均粒径达到3微米以下时放出，得再磨浆料；
(4)将上述再磨浆料过筛、强磁除铁，然后进行喷雾造粒，取粒径为40目-120目的粉末经压力成形，获得生坯制品；
(5)将所述生坯制品置于燃气梭式窑或隧道窑中，以每小时50℃-80℃的升温速率升温至1300℃，保温3小时，冷却后即得中高铝耐磨陶瓷制品，该制品密度为3.43g/cm3，每小时的磨损量仅为0.012％。
上述步骤(1)中，所述废弃氧化铝陶瓷辊棒可以是氧化铝含量(质量比)为65％-78％的陶瓷辊棒。
上述步骤(4)中，所述获得生坯制品的压力成形采用湿式冷等静压成形为球状制品，成形压力为120MPa。
实施例2：所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法是：
(1)将陶瓷辊道窑中的废弃氧化铝陶瓷辊棒回收清洗，粉碎至粒度小于100目的辊棒废料粉体；用以下原料按质量份进行配料：
辊棒废料粉体 86份，
废活性氧化铝球 5份，
高岭土 3份，
碳酸钙 2份，
碳酸镁 2份，
碳酸钡 2份，得配合料；
(2)将上述配合料装入以中高铝陶瓷为研磨体和内衬的球磨机中，按配合料∶瓷球∶水＝1∶1.5∶0.45的质量比例加入瓷球和水，球磨15小时-20小时，至配合料平均粒径达到20微米以下时放出，得初磨浆料；
(3)将上述初磨浆料装入搅拌磨机中，以直径10毫米-15毫米的中高铝瓷球为研磨体，连续研磨1小时-3小时，至浆料平均粒径达到3微米以下时放出，得再磨浆料；
(4)将上述再磨浆料过筛、强磁除铁，然后进行喷雾造粒，取粒径为40目-120目的粉末经压力成形，获得生坯制品；
(5)将所述生坯制品置于燃气梭式窑或隧道窑中，以每小时50℃-80℃的升温速率升温至1340℃，保温3小时，冷却后即得中高铝耐磨陶瓷制品，该制品密度为3.28g/cm3，每小时的磨损量为0.022％。
上述步骤(1)中，所述废弃氧化铝陶瓷辊棒是氧化铝含量(质量比)为65％-78％的陶瓷辊棒。
上述步骤(4)中，所述获得生坯制品的压力成形采用干式冷等静压成形为球状制品，成形压力为80MPa。
实施例3：
所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法是：
(1)将陶瓷辊道窑中的废弃氧化铝陶瓷辊棒回收清洗，粉碎至粒度小于100目的辊棒废料粉体；用以下原料按质量份进行配料：
辊棒废料粉体 80份，
废活性氧化铝球 8份，
高岭土 5份，
碳酸钙粉 2份，
碳酸钡粉 3份，
滑石粉 2份，得配合料；
(2)将上述配合料装入以中高铝陶瓷为研磨体和内衬的球磨机中，按配合料∶瓷球∶水＝1∶1.75∶0.5的质量比例加入瓷球和水，球磨15小时-20小时，至配合料平均粒径达到20微米以下时放出，得初磨浆料；
(3)将上述初磨浆料装入搅拌磨机中，以直径10毫米-15毫米的中高铝瓷球为研磨体，连续研磨1小时-3小时，至浆料平均粒径达到3微米以下时放出，得再磨浆料；
(4)将上述再磨浆料过筛、强磁除铁，然后进行喷雾造粒，取粒径为40目-120目的粉末经压力成形，获得生坯制品；
(5)将所述生坯制品置于燃气梭式窑或隧道窑中，以每小时50℃-80℃的升温速率升温至1320℃，保温2小时，冷却后即得中高铝耐磨陶瓷制品，该制品密度为3.36g/cm3，每小时的磨损量为0.017％。
上述步骤(1)中，所述废弃氧化铝陶瓷辊棒可以是氧化铝含量(质量比)为65％-78％的陶瓷辊棒。
上述步骤(4)中，所述获得生坯制品的压力成形采用钢模压制为砖形制品；成形压力为100MPa。
Claims (4)
1.一种用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，它的工艺步骤为：
(1)将陶瓷辊道窑中的废弃氧化铝陶瓷辊棒回收清洗，粉碎至粒度小于100目的辊棒废料粉体；用以下原料按质量份进行配料：
辊棒废料粉体 75份-88份，
废活性氧化铝球 3份-12份，
高岭土 1份-5份，
碳酸钙粉 0份-3份，
碳酸镁粉 0份-3份，
碳酸钡粉 0份-3份，
滑石粉 0份-3份，得配合料；
(2)将上述配合料装入以中高铝陶瓷为研磨体和内衬的球磨机中，按配合料∶瓷球∶水＝1∶1.5-2∶0.4-0.6的质量比例加入瓷球和水，球磨15小时-20小时，至配合料平均粒径达到20微米以下时放出，得初磨浆料；
(3)将上述初磨浆料装入搅拌磨机中，以直径10毫米-15毫米的中高铝瓷球为研磨体，连续研磨1小时-3小时，至浆料平均粒径达到3微米以下时放出，得再磨浆料；
(4)将上述再磨浆料过筛、强磁除铁，然后进行喷雾造粒，取粒径为40目-120目的粉末经压力成形，获得生坯制品；
(5)将所述生坯制品置于燃气梭式窑或隧道窑中，以每小时50℃-80℃的升温速率升温至1300℃-1340℃，保温1小时-3小时，冷却后即得中高铝耐磨陶瓷制品，该制品密度为3.25g/cm3-3.45g/cm3，每小时的磨损量小于0.025％。
2.根据权利要求1所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，其特征是，步骤(1)中所述废弃氧化铝陶瓷辊棒是氧化铝质量比含量为65％-78％的陶瓷辊棒。
3.根据权利要求1所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，其特征是，步骤(4)中，获得生坯制品的压力成形采用冷等静压成形为球状制品，或用钢模压制为砖形制品；成形压力为60MPa-120MPa。
4.根据权利要求3所述用辊棒废料制备中高铝耐磨陶瓷制品的方法，其特征是，所述冷等静压为干式等静压或湿式等静压方法。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111026 Termination date: 20151030 |
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