專利名稱：低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)陶瓷新材料領(lǐng)域。
在化工、冶金、石油化工、制藥、造紙、發(fā)電等技術(shù)部門常需要使用紙膨脹、抗熱震耐酸陶瓷作為設(shè)備(如反應(yīng)釜、攪拌槽(罐)、水洗(冷卻)塔等)的襯里(磚、板、管)。目前使用的普通工業(yè)陶瓷材料難以適應(yīng)上述情況。特別是在硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的過程中，由于生產(chǎn)工藝的特殊要求會(huì)產(chǎn)生急冷急熱的反復(fù)循環(huán)，使用普通工業(yè)陶瓷材料做在的磚、板、管襯里會(huì)造成襯里在短期內(nèi)生產(chǎn)嚴(yán)重裂縫、剝落，進(jìn)而發(fā)生滲漏腐蝕，造成設(shè)備停產(chǎn)檢修造成損失。為了解決這一問題，國內(nèi)外進(jìn)行了許多有關(guān)低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷的研究和試制工作，并取得了一定的效果。如德國DIDIRE公司研制的SF類陶瓷，即是本技術(shù)領(lǐng)域性最佳的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷。但是由于SF類陶瓷是通過得高嶺土中添加陶瓷石英纖維制造的，成本很高，而且其抗熱震性能有待于進(jìn)一步提高。為此，本發(fā)明人進(jìn)行了更為深入的研究，并成功地研制出抗熱震性能更佳，且成本大大低于現(xiàn)有同類陶瓷，新的低膨脹、抗熱震耐陶瓷。
本發(fā)明涉及一種新的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷材料。具體而言，本發(fā)明涉及滑石(3MO·4SiO2·H2O)、高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、熔融石英(SiO2)及長石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)、結(jié)晶型氧化鋁(α-Al2O3)，這些原料，通過科學(xué)配制，經(jīng)制作工藝加工成規(guī)格的襯里后，燒結(jié)而成的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷。該耐酸陶瓷材料是通過下述方法制得的步驟一將滑石(3MgO·4SiO2·H2O)經(jīng)1050-1100℃煅成斜頑火輝石(MgO·SiO2)；步驟二將步驟一中所述斜頑火輝石(MgO·SiO2)與高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)及長石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)、結(jié)晶型氧化鋁(α-Al2O3)按比例制成泥塊在1280-1320℃燒結(jié)，使之形成含有莫來石(3Al2O3·2Si2O)結(jié)晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)結(jié)晶的瓷塊，然后破碎成顆粒；步驟三將步驟一中所述頑火輝石(MgO·SiO2)與高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)及長石(RO·Al2O3·NH2O)、石英(SiO2)，結(jié)晶型氧化鋁(α-Al2O3)按比例混合制成壞料顆粒。
步驟四將熔融石英(SiO2)破碎成顆粒；步驟五將步驟二、三、四所述的顆粒按比例混合制成壞，經(jīng)1280-1320℃燒制。
其中，在所述步驟二中，斜頑火輝石(MgO·SiO2)與高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)在混合的重量百分比的優(yōu)選范圍分別是1-40％和99-60％，更為優(yōu)選的范圍分別是25-35％和75-65％；長石(RO·Al2O3·NH2O)占該混合物的重量百分比的優(yōu)選范圍是10-30％，更為優(yōu)選的范圍是15-25％；石英(SiO2)占該混合物的重要百分比的優(yōu)選范圍是5-20％，更為優(yōu)選的范圍是6-15％；結(jié)果型氧化鋁(α-Al2O3)占該混合物的重要百分比的優(yōu)選范圍是1-25％，更為優(yōu)選的范圍是2-15％。在步驟三中斜頑火輝石(MgO·SiO2)與高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)，在混合時(shí)的重量百分比的優(yōu)選范圍分別是1-40％和99-60％，更為優(yōu)選的范圍是2-8％和98-92％；長石(RO·Al2O3·NH2O)占該混合物的重量百分比的優(yōu)選范圍分別是10-30％，更為優(yōu)選的范圍是15-25％；石英(SiO2)占該混合物的重量百分比的優(yōu)選范圍是5-20％，更為優(yōu)選的范圍是6-15％；結(jié)晶型氧化鋁(α-Al2O3)占該混合物的重量百分比的優(yōu)選范圍是1-25％，更為優(yōu)選的范圍是2-10％。步驟五中所述含有莫來石(3Al2O3·2Si2O)結(jié)晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)結(jié)晶的顆粒與坯料顆粒的重量百分比的優(yōu)選范圍分別是10-60％和90-40％，更為優(yōu)選的范圍分別是15-35％和85-65％；熔融石英(SiO2)占該混合物的重量百分比的優(yōu)選范圍是5-30％，更為優(yōu)選的范圍是10-20％。此外，步驟二中含有莫來石(3Al2O3·2Si2O)結(jié)晶和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)結(jié)晶的顆粒度的優(yōu)選范圍是0.1-6mm，更為優(yōu)選的范圍是0.4-1.25mm，步驟三中坯料的顆?！?mm；步驟四中熔融石英(SiO2)顆粒度優(yōu)選范圍是0.05-6mm，更為優(yōu)選的范圍是0.16-0.5mm。
任何本領(lǐng)域技術(shù)人參照上述方法均可制得本發(fā)明的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷。
本發(fā)明的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷的理化性能如下1、熱膨脹系數(shù)(按DIN51045)線性上升到400℃≤8×106mm/m2、導(dǎo)熱系數(shù))按DIN51046)≤1.5W/m·K3、熱穩(wěn)定性(按DIN51068·1)(900℃-20℃) ≥10次4、體積密度(按ADTMC20-80a)2.21-2.24g/cm35、開口氣孔率(按ASTMC20-80a)≤11％(體積百分比)6、吸水率(按ASTMC20-80a)≤5％(重量百分比)7、彈性摸量(線性) 2138Mpa8、抗壓強(qiáng)度(DIN51067) 70-100Mpa9、磨損量(按JC260——81)≤0.06g/cm310、酸溶解度(ASTMC79-79第8段) ≤1.5％(重量百分比)而作為目前國際上性能最佳的SF類陶瓷(德國DIDRE公司出品)的抗熱震性能，僅為5-7周期(450℃-20℃)，其它各項(xiàng)性能指標(biāo)與本發(fā)明持平。由此可知本發(fā)明的抗熱震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品。而本發(fā)明的成本僅是現(xiàn)有同類產(chǎn)品的四分之一左右。
權(quán)利要求
1.低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷材料，其特征在于它配方重量組份是斜頑火輝石25-35、高嶺土65-75、長石10-30、石英5-30、結(jié)晶型氧化鋁1-25、堇青石40-90、莫來石10-60。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所說的低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷材料，其特征在于將滑石經(jīng)1050-1100℃煅燒成斜頑火輝石，再將斜頑火輝石與高嶺土、長石、石英、結(jié)晶型氧化鋁混合制成泥塊在1280-1320℃燒結(jié)，使之形成含有莫來石結(jié)晶和堇青石結(jié)晶的瓷塊后再粉粹，將粉粹材料制成襯里坯，經(jīng)1280-1320℃燒制即可。
全文摘要
低膨脹、抗熱震耐酸陶瓷材料，它配方重量組份是斜頑火輝石25－35、高嶺土65－75、長石10－30、石英5－30、結(jié)晶型氧化鋁1－25、堇青石40－90、莫來石10－60，將上述配方經(jīng)1050－1320℃兩次燒結(jié)制作而成，它具有防裂縫、剝落、低膨脹、抗熱震、耐酸防腐等特點(diǎn)，制作成本低、工藝簡(jiǎn)單、廣泛應(yīng)用于化工、冶金、石油化工、制藥等設(shè)備中作陶瓷襯里。
文檔編號(hào)C04B35/18GK1432547SQ02113918
公開日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月15日
發(fā)明者余斌武, 徐俊放 申請(qǐng)人:余斌武, 徐俊放