CN1187479A - 以高铝矾土为主原料制作刚玉陶瓷制品的方法及其制品 - Google Patents

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本发明涉及一种以高铝矾土为主要原料制作刚玉陶瓷制品的方法及其刚玉陶瓷制品,该法首先取添加剂、结合粘土和高铝熟料制成结合料,进而由结合料和高铝熟料研磨成浆形料,将烘干的浆形料加入熔化的石蜡中制得热塑性坯料,然后注射成型、排蜡、焙烧成制品。制品以刚玉为主晶相,Al2O3含量达55～85%,硬高度,韧性好,研磨效率高,使用寿命长,成本低廉。用本法制成的磨球、衬板及耐磨板,广泛用于球磨机、选煤设备、选矿设备配套使用。

Description

以高铝矾土为主原料制作刚玉陶瓷 制品的方法及其制品
本发明涉及一种以高铝矾土为主要原料制作刚玉陶瓷制品的方法，及其刚玉陶瓷制品。
在耐火材料和水泥工业中，物料通常采用球磨机加工，而球磨机使用的磨球、衬板多采用铸钢或陶瓷制品，铸钢磨球和衬板虽硬度高、韧性好，但研磨过程中磨球表面常有少量极细铁粉落混入物料中，往往需要增加去除铁粉工序，造成生产成本增加，而物料中的铁粉完全去除也是不可能的，直接影响产品的质量和使用性能。
为解决上述问题，目前已研制出用优良的耐磨材料制作的磨球和衬板，如烧结氧化铝和熔融刚玉磨球、衬板等新产品。这类产品硬度高，研磨效率高，使用寿命长，不会产生有害杂质混入物料中影响产品质量。但其所用的主要原料是价格很高的工业氧化铝等，产品成本高，售价高，不易被广大用户接受。在山西省的水泥、化工、陶瓷、石粉、矿粉、耐火材料等行业中，使用球磨机的单位约两千多家，但使用上述新一代磨球、被板的单位还未有所闻。
本发明的目的在于提供一种以高铝矾土为主要原料，添加适量添加剂制作刚玉陶瓷制品的方法，及其刚玉陶瓷制品，以满足相关行业对高硬度、长寿命、低成本的刚玉陶瓷制品，如球磨机用磨球和衬板，选煤(或选矿)设备用耐磨件的需求。
本发明的以高铝矾土为主要原料制作刚玉陶瓷制品的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备结合料，取添加剂合成料15～50％(重量)、结合粘土10～80％(重量)、Al2O3含量60～90％的高铝矾土熟料粉0～70％(重量)，三者总量为100％(重量)，装入球磨机，并加入与三者总量等量的清水，研磨成结合料；
(2)取上述结合料10～35％(以干料重量计)、Al2O3含量60～90％的高铝矾土熟料粉65～90％(重量)，二者总量为100％(重量)，装入球磨机，并加入与所述的高铝矾土熟料粉等量的清水，研磨成浆形料；
(3)将上述浆形料在150～200℃温度下烘干制成干粉料；
(4)将75～80％(重量)的干粉料加入20～25％(重量)的熔化石蜡中，充分搅拌均匀，使其温度保持在100～120℃，即为热塑性坯料；
(5)将上述热塑性坯料通过热塑注射成型机注射成制品坯体，然后排蜡；
(6)将经排蜡后的制品坯体置于窑中，在1400～1550℃高温下，焙烧48～72小时烧成制品。
按照上述方法制作的刚玉陶瓷制品，其晶相结构以刚玉为主晶相，其余为莫来石和玻璃相，Al2O3含量55～85％，SiO2含量为5～40％。
按照上述方法制成的刚玉陶瓷制品是球磨机用的磨球、或衬板，也可以是选煤(或选矿)设备用的各种耐磨板。
本发明所用的含Al2O3 60～90％的高铝矾土熟料，最好选用山西省临县、阳泉等地区产的高铝矾土烧制。选择含Al2O3 60～90％的高铝矾土，经1000℃或1500℃煅烧后，再经颚式机、干碾机、管磨机破碎，粉碎成物料粒轻于小1.5mm高铝熟料粉。
本发明所用的添加剂合成料分为A、B两组，A组由盐类组成，B组由氧化物组成。A组添加剂合成料的组份重量百分比为：CaCO3 30～40％、Mg3Si4O11 35～55％、BaCo3 5～25％。B组添加剂合成料的组份重量百分比为：MnO2 45～55％、TiO2 25～35％、Cr2O315～25％、Co2O3 1～5％。
制备添加剂合成料时，按上述A组或B组组份配料，装入球磨机中，并加入与添加剂各组份总量等量的清水，研磨至物料颗料φ＜0.025mm即可。
本发明所选用的结合粘土是木节土、或高岭土、或烧高岭土。
以下结合实施例进一步描述本发明。
实施例一：
(1)制备结合料
取含CaCO3 30％、Mg3Si4O11 50％、BaCo3 20％的A组添加剂合成料40％(以干料重量计)，烧高岭土60％(重量)，装入球磨机，并加入与烧高怜土等量的清水，研磨至物料粒径小于0.032mm。
(2)取上述结合料30％(以干料重量计)、含Al2O3 70.5％高铝矾土熟料粉70％(重量)，加入球磨机，并加入与高铝熟料等量的清水，研磨至物料粒径小于0.04mm，制成浆形料。
(3)将上述浆形料，经滤水、170℃温度下烘干，粉碎成干粉料。
(4)取石蜡20％置于焙蜡罐中加热焙化后，加入上述干粉料80％，用搅拌机充分搅拌均匀，使其温度保持在100～120℃，即为热塑性坯料。
(5)将上述热塑性坯料通过热塑注射成型机注射成制品坯体。
(6)制品坯体经排蜡炉排蜡、整修后，置于窑中，在1400～1420℃高温下焙烧48～72小时烧成制品。
实施例二：
本实施例选用B组添加剂合成料，其组份重量百分比为：MnO2 45％、TiO230％、Cr2O3 23％、Co2O3 2％。
制备结合料时，取上述B组添加剂合成料20％(以干料重量计)，木节土30％，含Al2O3 91.5％的高铝矾土熟料粉50％，装入球磨机中，并加入与木节土和高铝熟料等量的清水，研磨到物料颗粒直径小于0.032mm，即制得结合料。
取上述结合料28％(以干料重量计)，含Al2O3 91.5％的高铝矾土熟料粉72％，装入球磨机中，并加入与高铝熟料粉等量的清水，研磨到物料粒径小于0.04mm，即制得浆形料。
后续各工序基本同实施例一所述，所不同的是入窑焙烧温度为1450～1470℃。
实施例三：
本实施例选用A组添加剂合成料，其组份重量百分比含量为：CaCO3(方解石)39％，Mg3Si4O11(滑石粉)40％，BaCo3 21％。
制备结合料时，取上述添加剂合成料30％(以干料重量计)，木节土30％，烧高岭土40％，装入球磨机中，并加入与木节土和烧高岭土等重量的清水，研磨到物料粒经小于0.032mm，即成结合料。
取上述结合料33％(以干料重量计)，Al2O3含量为91.5％高铝矾土熟料粉67％，装入球磨机中，并加入与高铝矾土熟料粉等重量的清水，研磨成浆形料。
后续烧结温度为1520～1540℃，其余工序完全同实施例一所述，此处不再赘述。
本发明的优点如下：
本发明提供了一种以高铝矾土为主要原料，添加适量添加剂和结合粘土制作刚玉陶瓷制品的方法，其主要原料选用优质价廉的高铝矾土，成本大大降低，其成本约为工业氧化铝制品的四分之一左右，但其有很高的刚玉含量，具有氧化铝制品的高硬度。由于采用了盐类、氧化物类添加剂，显著地提高了制品中玻璃相的强度，制品硬度高，韧性好，研磨效率高，使用寿命长，且不产生有害杂质。
本发明的刚玉陶瓷制品包括磨球、衬板及各种耐磨板，广泛适用球磨机、选煤设备、选矿设备配套使用。
本发明的制品经山西省陶瓷测试站、山西临县耐火材料厂、临县水泥厂等单位试验，结果如下：
(1)抗冲击试验
试样规格50×50×50mm，用2500克铁球1N高自然落降击打试样10次不损。
(2)耐压破坏性试验
试样规格φ50mm磨球，测得极限压力为85250kg。
(3)试样规格50×50×10mm，莫氏硬度为8。
(4)试样规格120×10×10mm，抗折断压力为1527kg。
(5)用金刚砂盘作磨损试验
试样112×112×12mm耐磨板，磨损度与美国白刚玉耐磨板相同。
本发明提供的φ70、φ50mm磨球，经山西临县耐火材料厂、临县水泥厂、和顺县陶瓷厂对比使用试验结果是：磨球的使用寿命是普通铸钢磨球的19.57倍，是石质磨球的44.5倍。磨球的研磨效率是普通铸钢磨球的2倍，是石质磨球的11倍。

Claims (8)

1、一种以高铝矾土为主要原料制作刚玉陶瓷制品的方法，其特征在于它包括如下步骤：
(1)制备结合料，取添加剂合成料15～50％(重量)、结合粘土10～80％(重量)、Al2O3含量60～90％的高铝矾土熟料粉0～70％(重量)，三者总量为100％(重量)，装入球磨机，并加入与三者总量等量的清水，研磨成结合料；
(2)取上述结合料10～35％(以干料重量计)、Al2O3含量60～90％的高铝矾土熟料粉65～90％(重量)，二者总量为100％(重量)，装入球磨机，并加入与所述的高铝矾土熟料粉等量的清水，研磨成浆形料；
(3)将上述浆形料在150～200℃温度下烘干制成干粉料；
(4)将75～80％(重量)的干粉料加入20～25％(重量)的熔化石蜡中，充分搅拌均匀，使其温度保持在100～120℃，即为热塑性坯料；
(5)将上述热塑性坯料通过热塑注射成型机注射成制品坯体，然后排蜡；
(6)将经排蜡后的制品坯体置于窑中，在1400～1550℃高温下，焙烧48～72小时烧成制品。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的添加剂合成料含CaCO330～40％(重量)、Mg3Si4O11 35～55％(重量)、BaCO3 5～25％(重量)。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的添加剂合成料含MnO245～55％(重量)、TiO2 25～35％(重量)、Cr2O3 15～25％(重量)、Co2O3l～5％(重量)。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的结合料的物料粒径小于0.032mm。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的浆形料的物料粒径小0.04mm。
6、按照权利要求1～5任何一项权利要求所述的方法制作的刚玉陶瓷制品，其特征在于：它的晶相结构以刚玉为主品相，其余为莫来石和玻璃相，Al2O3含量为55～85％，SiO2含量为5～40％。
7、按照权利要求1～5任何一项权利要求所述的方法制作的如权利要求6所述的刚玉陶瓷制品，其特征在于：所述的刚玉陶瓷制品是球磨机用的磨球，或衬板。
8、按照权利要求1～5任何一项权利要求所述的方法制作的如权利要求6所述的刚玉陶瓷制品，其特征在于：所述的刚玉陶瓷制品是选煤(或选矿)设备用的各种耐磨板。
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