CN102557457A - 一种实心微晶球的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种实心微晶球的生产方法，其目的就是合理利用资源丰富的矿产品，经简单加工后，按特定组份的配方，在特定的温度制度和生产工艺条件下生产出一种新型中低档绿色环保的实心微晶球，其结构材质是由玻璃相和晶体相组成的复相固体材料，能普及应用于陶瓷、水泥、化工油漆、涂料、颜料、医疗、化妆品等行业细粉处理设备的中低档研磨介质和填充料。本发明的一种实心微晶球生产方法，适合工业化批量生产，大大降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，资源综合有效利用，进而大幅度地降低产品成本等特点。

Description

一种实心微晶球的生产方法

技术领域：

本发明中实心微晶球是一种硅酸盐制品，属于建筑建材行业产品，特别是涉及一种实心微晶球的生产方法。

背景技术：

   目前国内生产的实心球主要氧化铝质和氧化锆质耐磨球。常见的实心陶瓷球主要有氧化铝陶瓷球、氧化锆陶瓷球、氮化硅陶瓷球、碳化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷球。氧化铝陶瓷球具有高强度、高硬度、高耐磨性，比重大、体积小、耐高温、耐腐蚀、无污染等优异特性而被广泛的运用于陶瓷、水泥、化工油漆、涂料、颜料、医疗、化妆品等行业细粉处理设备的高档研磨介质和填充料，是球磨机、罐形磨机、振动磨机等细粉碎设备的研磨体，其粉碎研磨效率和耐磨损大大优于普通球石或天然鹅卵石；氧化锆陶瓷球在常温下具有高的强度和高韧性、耐磨性好、耐高温耐腐蚀、刚度高、不导磁、电绝缘；氮化硅陶瓷球是在非氧化气氛中高温烧结的精密陶瓷，具有高强度，高耐磨性，耐高温，耐腐蚀，耐酸、碱，并具有绝电绝磁的良好性能，自润滑性，可以用到无润滑介质高污染的环境中，是陶瓷轴承、混合陶瓷球轴承的首选材质；碳化硅陶瓷球产品性能稳定，质量轻，摩擦系数小，运动性能佳，弹性模量大，热膨胀系数小，高温下能保持高强度和硬度，耐腐蚀，不生锈，无磁性，可在无油润滑条件下工作。这些实心陶瓷球无论在工业方面还是农业方面均为发挥着重要作用。

  实心微晶球是一种其内部结构具有玻璃相、晶体相的复相固体球状材料。

  实心微晶球是一种新型绿色环保型材料，具有特定结构形状晶体相固体材料，实心微晶球是一种性能优越的耐磨高强的新型环保材料，它具有机械强度高、热工性能稳定、抗燃、不变形、耐磨、耐温、抗腐、抗氧化、耐酸碱、无毒、无放射性、易加工等优良的理化性能，以其耐久性、安全性、可靠性、良好的化学稳定性，亦可应用于陶瓷、水泥、化工油漆、涂料、颜料、医疗、化妆品等行业细粉处理设备的中低档研磨介质和填充料，将耐磨、环保、安全等多重功能同时并存，属于国家提倡鼓励和支持的产业，具有广阔的市场发展前景。 

   实心微晶球采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，烧成温度低，能耗低，生产效率高，并可大量利用矿产碎荒料作为生产所需原料，变废为宝，节省自然资源，实心微晶球将会以其独特优越理化性能和“安全、健康、卫生”的生态环保理念会被广泛应用于人们日常生活中各个方面。

发明内容：

   本发明一种实心微晶球的生产方法，其目的就是合理利用资源丰富的矿产品，经简单加工后，按特定组份的配方，在特定的温度制度和生产工艺条件下生产出一种新型绿色环保的实心微晶球，其内部结构是由玻璃相和晶体相组成的复相固体材料，能普及应用于陶瓷、水泥、化工油漆、涂料、颜料、医疗、化妆品等行业细粉处理设备的中低档研磨介质和填充料。选用特定成分的矿产资源为主要原料，添加部分辅助原料，可以不用或少用金属氧化物，利用Al₂O₃ - CaO - SiO₂晶相图，按照特定的配方，把几种原料称量混合，搅拌均匀后连续均匀地投入熔化窑炉中，从熔化窑炉出料口流出玻璃液料柱直接用冷水水淬成颗粒熔块料，利用烘干线烘干颗粒熔块料后，用粉碎设备进行粉碎成16～40目细砂和60～200目细粉，细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层60～200目细粉，滚动成大小均匀的球形，经干燥后，放入模具内，连模具一同放入晶化窑炉中按一定的温度制度进行快速晶化烧结热处理，缓慢退火冷却，脱模后的产品即为实心微晶球，然后按直径大小进行筛分检验，即为实心微晶球。其产品颜色可以根据需要添加着色剂进行调整，该种工业化生产大大降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，进而大幅度地降低产品成本。

本发明利用特定成分石英砂、重钙砂为主要原料生产实心微晶球，辅助原料主要有工业氧化铝、助熔剂工业纯碱、工业硼砂、工业氧化锌、氧化剂、澄清剂等，这些辅助原料合理的搭配对生产实心微晶球十分有利。根据添加着色剂不同，可以生产出颜色丰富的实心微晶球，当选用微铁型原料时，将会生产出玉白色实心微晶球，晶莹如玉，洁白如珍珠。

   本发明一种实心微晶球的生产方法，其配方和生产工艺包括下列步骤：

    1．混合原料：将原料以下粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均匀：

石英砂                  粒度 0.1～0.7mm            42～55%

       重钙砂                  粒度0.1～2.2mm             20～33%

       工业纯碱                                           3.5～10%

       工业氧化铝                                         3.5～10%

       工业硼砂                                           0～5.5%    

       工业碳酸钡                                         2.5～6.5%

       工业氧化锌                                         0～6.5%

       澄清剂                                             0～1%

       氧化剂                                             0～2.5%

着色剂                                             0～1.5%

其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

2．高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度 1420～1550℃；

3．水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径 0～6 mm 的颗粒料；

4. 烘干粉碎：将上述颗粒料用烘干设备烘干，然后用粉碎设备粉碎成细度16～40目细砂和60～200目细粉；

5. 制球：将上述粉料直接送入圆盘型制球设备中，在16～40目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层60～200目细粉，滚动成大小均匀的球体；

6．晶化烧结热处理：将上述制成的球体装入模具内，放入晶化烧结窑炉内进行晶化烧结热处理，晶化烧结温度750～1080℃，晶化烧结保温时间10～60分钟；

7．退火出窑：在晶化烧结窑炉内直接退火，退火至温度150～200℃，时间3～10小时，出窑冷却；

8．脱模：把模具内的成型的实心微晶球取出，充分冷却；

9. 筛分：按不同直径大小球体，利用振动筛进行筛分归类；

10．检验和包装：对实心微晶球进行检验，经检验合格，包装即为实心微晶球成品，待售。

本发明的一种实心微晶球的生产方法，其生产工艺分四大步：第一步生产出合格的微晶熔块料；第二步烘干粉碎后的粉料并利用制球设备制成待烧球体；第三步晶化烧结窑炉按特定温度制度，受控晶化烧结出实心微晶球；第四步是筛分检验及包装。第一步就是把特定组成的原料搅拌混合均匀后，经输送设备和加料设备，连续不断地均匀投入熔化池炉内，出来的玻璃液料柱用冷水淬成颗粒料；第二步就是把这些颗粒料烘干并把烘干好微晶颗粒料利用粉碎设备，制成16～40目细砂和60～200目细粉，在16～40目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层60～200目细粉，滚动成大小均匀的球体；第三步将上述球体装入模具内，放入晶化烧结窑炉内进行晶化烧结热处理，热处理完毕，脱模，得到实心微晶球；第四步对实心微晶球按不同直径要求，利用振动筛进行筛分归类，经检验合格的产品，包装后即为实心微晶球成品。本生产工艺特点是：一是微晶熔块的生产；二是制粉工艺；三是制球工艺，这一步决定了产品质量和规格，影响产品合格率；四是晶化烧结热处理，即通过特定的温度制度控制微晶体大小、实心微晶球的烧结程度，进而决定了实心微晶球性能，是最为关键的一步，采用快速烧成工艺；五是筛分归类，检验及包装，由于产品自身重量比较轻，便于运输，比较适合于自动化流水作业生产线。

附图说明：图1为本发明一种实心微晶球的生产方法流程图。由原料1、混合输送2、熔化3 、水淬4、烘干5 、粉磨6、制球7、晶化烧结热处理8、退火9、脱模冷却10、筛分11、检验12、包装成品13组成。

   用本发明方法生产的实心微晶球，其内部结构是有玻璃相和晶体相的组成复合材料，主晶相主要为β—硅灰石，主晶相含量占30～70％，玻璃相、晶体相再加上本身球状结构，大大提高了材料的机械强度，拓展了实心球应用领域，该种实心微晶球的理化性能指标：

    比    重：2.55～2.7          耐 酸 率： >98%  

莫式硬度：6.0～8.5           抗压强度：320～420mpa   

吸 水 率： <0.1%             耐 碱 率： >96%

耐热温度：450～750 ℃    

本发明一种实心微晶球的生产方法，利用地球上丰富的廉价矿产品为主要原料，如石英砂、重钙等，大大降低原料成本，晶化烧结和退火工艺直接连续进行，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源，提高企业经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例做进一步描述。

实施例一

  石英砂       46%         重钙砂         30%    工业氧化铝         5.5%

  工业碳酸钡   3.5%        工业纯碱       5%     工业氧化锌         5%

  工业硼砂     2.6%        氧化剂         2%     澄清剂             0.4% 

  将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1500℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度20目细砂和120目细粉，在20目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层120目微晶细粉，滚动成大小均匀的球体，装模后，连同模具放入晶化烧结窑炉内加热至 980℃进行受控晶化烧结热处理，晶化发泡保温时间35分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至150℃，时间9小时，出窑后经脱模、冷却、筛分归类，经检验合格，即是玉白色实心微晶球，包装后即为实心微晶球成品。 

实施例二  

  石英砂       50%         重钙砂         26%    工业氧化铝         5.5%

  工业碳酸钡   3.5%        工业纯碱       5%     工业氧化锌         5%

  工业硼砂     2.5%        氧化剂         2%     澄清剂             0.2%

  着色剂       0.3%

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1480℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度15目细砂和180目细粉，在15目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层180目微晶细粉，滚动成大小均匀的球体，装模后，连同模具放入晶化烧结窑炉内加热至 950℃进行受控晶化烧结热处理，晶化发泡保温时间30分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至150℃，时间8.5小时，出窑后经脱模、冷却、筛分归类，经检验合格，即是浅黄色实心微晶球，包装后即为实心微晶球成品。

实施例三

  石英砂（粉） 52%         重钙砂（粉）   27%    工业氧化铝         6%

  工业碳酸钡   3%          工业纯碱       3%     工业氧化锌         4%

  工业硼砂     2.6%        氧化剂         2%     澄清剂             0.3%

  着色剂       0.1% 

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1520℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度35目细砂和80目细粉，在35目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层80目微晶细粉，滚动成大小均匀的球体，装模后，连同模具放入晶化烧结窑炉内加热至 900℃进行受控晶化烧结热处理，晶化发泡保温时间25分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至150℃，时间8小时，出窑后经脱模、冷却、筛分归类，经检验合格，即是浅灰色实心微晶球，包装后即为实心微晶球成品。

Claims (4)

1.一种实心微晶球的生产方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）混合原料：将原料以下粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均匀：      

石英砂                  粒度 0.1～0.7mm            42～55%

        重钙砂                  粒度0.1～2.2mm             20～33%

        工业纯碱                                           3.5～10%

        工业氧化铝                                         3.5～10%

        工业硼砂                                           0～5.5%    

        工业碳酸钡                                         2.5～6.5%

        工业氧化锌                                         0～6.5%

        澄清剂                                             0～1%

        氧化剂                                             0～2.5%

 着色剂                                             0～1.5%

      其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

  （2）．高温熔化：将上述混合原料放入熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度 1420～1550℃；

  （3）．水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径 0～6 mm 的颗粒料；

烘干粉碎：将上述颗粒料用烘干设备烘干，然后用粉碎设备粉碎成细度16～40目细砂和60～200目细粉；制球：将上述粉料直接送入圆盘型制球设备中，在16～40目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层60～200目细粉，滚动成大小均匀的球体；

  （6）．晶化烧结热处理：将上述制成的球体装入模具内，放入晶化烧结窑炉内进行晶化烧结热处理，晶化烧结温度750～180℃，晶化烧结保温时间10～60分钟；

  （7）．退火出窑：在晶化发泡窑内直接退火，退火至温度150～200℃，时间3～10小时，出窑冷却；

  （8）．脱模：把模具内的成型的实心微晶球取出，充分冷却；

      （9）．筛分：按不同直径大小球体，利用振动筛进行筛分归类；

      （10）．检验和包装：对实心微晶球进行检验，经检验合格，包装即为实心微晶球成品，待售。

2.根据权利要求1所述的一种实心微晶球的生产方法，其特征在于制球和晶化烧结热处理工艺，选用16～40目细砂和60～200目细粉和圆盘型制球设备，生产出合格的球体，以保证晶化烧结热处理后具有实心结构的晶体相和玻璃相的复合材质球体。

3.根据权利要求1所述的一种实心微晶球的生产方法，其特征是其生产工艺分四大步：第一步生产出合格的微晶熔块料；第二步烘干粉碎后的粉料并利用制球设备制成待烧球体；第三步晶化烧结窑炉按特定温度制度，受控晶化烧结出实心微晶球；第四步是筛分检验及包装；第一步就是把特定组成的原料搅拌混合均匀后，经输送设备和加料设备，连续不断地均匀投入熔化池炉内，出来的玻璃液料柱用冷水淬成颗粒料；第二步就是把这些颗粒料烘干并把烘干好微晶颗粒料利用粉碎设备，制成16～40目细砂和60～200目细粉，在16～40目细砂上喷洒黏结剂，在圆盘型制球机上均匀铺设一层60～200目细粉，滚动成大小均匀的球体；第三步将上述球体装入模具内，放入晶化烧结窑炉内进行晶化烧结热处理，热处理完毕，脱模，得到实心微晶球；第四步对实心微晶球按不同直径要求，利用振动筛进行筛分归类，经检验合格的产品，包装后即为实心微晶球成品；本生产工艺特点是：一是微晶熔块的生产；二是制粉工艺；三是制球工艺，这一步决定了产品质量和规格，影响产品合格率；四是晶化烧结热处理，即通过特定的温度制度控制微晶体大小、实心微晶球的烧结程度，进而决定了实心微晶球性能，是最为关键的一步，采用快速烧成工艺；五是筛分归类，检验及包装，由于产品自身重量比较轻，便于运输，比较适合于自动化流水作业生产线。

4.根据权利要求1所述的一种实心微晶球的生产方法，其特征在于其生产流程是由原料1、混合输送2、熔化3 、水淬4、烘干5 、粉磨6、制球7、晶化烧结热处理8、退火9、脱模冷却10、筛分11、检验12、包装成品13组成；用本发明方法生产的实心微晶球，其内部结构是有玻璃相和晶体相组成复合材料，主晶相主要为β—硅灰石，其理化性能指标：    

    比    重：2.55～2.7          耐 酸 率： >98%  

莫式硬度：6.0～8.5           抗压强度：320～420mpa   

吸 水 率： <0.1%             耐 碱 率： >96%

耐热温度：450～750 ℃。

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