專利名稱：防靜電耐磨陶瓷托輥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防靜電耐磨陶瓷托輥及其制備方法。
背景技術(shù)：
皮帶輸送機(jī)被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)中，托輥是其重要的組 成部件，其耐磨性直接影響皮帶輸送機(jī)的生產(chǎn)效率。國(guó)內(nèi)皮帶輸送機(jī)的托輥使
用壽命卻只有國(guó)外的30—40%左右，這嚴(yán)重制約了我國(guó)皮帶輸送機(jī)的發(fā)展。目 前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)的一種是采用鋼管托輥，但鋼管托輥耐磨性差，使用 時(shí)間只有5—6個(gè)月，個(gè)別鋼管托輥鐵皮磨透后還易撕裂膠帶；鋼管托輥和皮帶 摩擦產(chǎn)生靜電，吸附鐵礦粉及灰塵等，加大了托輥與輸送帶的摩擦阻力，縮短 了鋼管托輥與輸送帶的壽命；鋼管托輥在酸堿等惡劣環(huán)境中易生銹，污染物料； 有些輸送機(jī)高空維修不方便，維修成本高，且對(duì)輸送帶的磨損也很嚴(yán)重。
另一種是采用高分子材料托輥包括橡膠托輥、尼龍托輥和玻璃纖維托輥 等，但其耐磨性有限，而且阻燃性差，使用壽命也只有6 —7個(gè)月?，F(xiàn)在市場(chǎng)上 有一些陶瓷托輥出現(xiàn)，但其整體重量是鋼托輥和高分子材料托輥的3—5倍。這 樣雖然其陶瓷管耐磨，但軸承磨損比前面兩種托輥要大很多，因而嚴(yán)重制約了 其使用壽命，其使用時(shí)間8—10個(gè)月；其電阻在5X10'3Q以上，在使用中產(chǎn)生 的靜電荷不能得到及時(shí)釋放，故這種陶瓷托輥現(xiàn)在沒有在煤礦使用。
我國(guó)煤礦數(shù)量多，超過世界上其他主要采煤國(guó)家的煤礦總數(shù)。全國(guó)煤炭行 業(yè)使用的托輥就高達(dá)500—1000萬(wàn)支/年，托輥的市場(chǎng)價(jià)值高。同時(shí)防靜電耐磨 陶瓷托輥在各種需要防靜電的醫(yī)藥食品化工，冶金水泥等行業(yè)年需求量在1000 一4000萬(wàn)支/年，而且每年以5%的速度增長(zhǎng)。針對(duì)上述問題和現(xiàn)象，很有必要 研究出一種新的防靜電耐磨托輥，解決鋼管托輥耐磨性差，使用時(shí)間短，摩擦產(chǎn)生靜電等問題；解決高分子材料托輥耐磨性有限，阻燃性差，使用壽命只有 6 — 7個(gè)月；解決現(xiàn)有陶瓷托輥整體重量是鋼托輥和高分子材料托輥的3 — 5倍， 軸承磨損大比，使用時(shí)間只有8—10個(gè)月等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防靜電耐磨陶瓷托輥及其制備方
法。該托輥具有如下性能防靜電耐磨托輥中的防靜電耐磨陶瓷管的密度在
2.5-3.5g/cm3，壁厚在6-20mm，熱膨脹系數(shù)在3 —8X1(T6/K，抗彎強(qiáng)度180— 250MPa，電阻在3X 106—3X 107Q，良好的防靜電性，吸水率0—0. 2%，能承 受一6(TC — 70。C溫度，管體表面光滑致密，莫氏硬度在7 — 9;防靜電耐磨托輥 使用壽命15—48個(gè)月，耐磨性是鋼管托輥的3—5倍、重量是鎖管托輥的2/3、 耐酸98.6%、耐堿84.7%、磨耗〈0.25%、不燃燒和各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國(guó)家煤炭 安全標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種防靜電耐磨陶瓷托輥及其制備方法，其特征在 于采用下列配方和制備方法
(1) 防靜電耐磨陶瓷管的配方(以重量比計(jì)) 防靜電耐磨陶瓷管配方5 — 60%陶瓷骨料，5%羥甲基纖維素，3_5%
Sb205， 15 —75%Fe203， 3—5%Sn02， 2—3%氧化鈦，3 —7%氧化鋅。
所述陶瓷骨料是指由氧化鋁、鋁釩土、高嶺土、碳化硅、長(zhǎng)石、碳酸鋇和 微晶玻璃粉中的幾種或全部按任意比例的組合物，或者僅由一種原料組成。
(2) 防靜電耐磨陶瓷托輥的制作方法 制作方法1
A、配料。將陶瓷骨料、羥甲基纖維素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化鈦、 氧化鋅按配方比例要求配料；B、球磨。將上述混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2: 0.8，得到陶瓷漿料，再過篩；
C、 榨泥。將B步驟中制備的混合陶瓷料漿在榨泥機(jī)中進(jìn)行脫水，使水分 含量在25%左右，得到泥餅；
D、 練泥。將C步驟所得泥餅，在真空練泥機(jī)中進(jìn)行練泥，得到泥段，并 陳腐24h，得到陳腐泥段；
E、 擠出成型。將D步驟所得陳腐泥段，放入真空練泥機(jī)中進(jìn)行擠出成型， 得到防靜電耐磨陶瓷管濕坯；
F、 干燥。將E步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管濕坯陰干48h，再在7(TC烘 房中:^燥12h，得到防靜電耐磨陶瓷管干坯；
G、 燒結(jié)。將F步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管干坯放入梭式窯或隧道窯等 窯爐中還原氣氛進(jìn)行吊燒，以3 — 15XVmin的升溫速度進(jìn)行升溫，在1200'C — 135(TC高溫階段保溫l一3小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管；
H、 裝配。將G步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管和帶有迷宮密封件軸承和軸 采用過盈配合進(jìn)行裝配，再在宮密封件外面粘貼一層密封層，得到防靜電耐磨 陶瓷托輥；
或者制作方法2
A、 配料。將陶瓷骨料、羥甲基纖維素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化鈦、 氧化鋅按比例要求配料；
B、 球磨。將上述混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2: 0.8，過篩得到陶瓷漿料；
C、噴霧造粒。將B步驟制備的陶瓷漿料送入噴霧造粒塔進(jìn)行造粒，得到 造粒粉；D、 成型。將C步驟中的造粒粉采用等靜壓成型方法成型，得到防靜電耐 磨陶瓷管干坯；
E、 燒結(jié)。將D步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管干坯放入梭式窯或隧道窯等 窯爐中還原氣氛進(jìn)行吊燒，以3 — 15TVmin的升溫速度進(jìn)行升溫，在1200。C一 135(TC高溫階段保溫l一3小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管；
F、 裝配。將E步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管、帶有迷宮密封件軸承和軸 采用過盈配合進(jìn)行裝配，再在迷宮密封件外面粘貼一層密封層，得到防靜電耐 磨陶瓷托輥；
或制作方法3
A、 配料。將陶瓷骨料、羥甲基纖維素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化鈦、 氧化鋅按配方比例要求配料；
B、 球磨。將上述混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2: 0.8，得到陶瓷漿料，再過篩；
C、 注漿成型。將B步驟中制備的混合陶瓷料漿在石膏模具中普通注漿或 壓力注漿或離心注漿成型；
D、 干燥。將C步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管濕坯陰干48h，再在7(TC烘 房中干燥12h，得到防靜電耐磨陶瓷管干坯；
E、 燒結(jié)。將D步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管干坯放入梭式窯或隧道窯等 窯爐中還原氣氛進(jìn)行吊燒，以3 — 15'C/min的升溫速度進(jìn)行升溫，在120(TC — 135(TC高溫階段保溫l一3小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管；
F、 裝配。將E步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管和帶有迷宮密封件軸承和軸 采用過盈配合進(jìn)行裝配，再在宮密封件外面粘貼一層密封層，得到防靜電耐磨 陶瓷托輥；本發(fā)明中，防靜電耐磨陶瓷托輥的球磨、榨泥、練泥、干燥、噴霧造粒都 為公知技術(shù)。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)
① 采用防靜電耐磨陶瓷材料作托輥的管體材料，這是主體創(chuàng)新點(diǎn)，現(xiàn)在國(guó) 內(nèi)的陶瓷托輥的電阻在10"Q以上，不能將產(chǎn)生的靜電荷及時(shí)釋放掉，從而會(huì) 造成電荷富集，引起煤粉爆炸。本發(fā)明研制的防靜電耐磨陶瓷托輥管體的電阻
在3X 106—3X 107Q，遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3X108Q，能快速將產(chǎn)生的靜電荷釋放， 保證煤礦的運(yùn)行安全。
② 采用薄壁防靜電耐磨陶瓷管體，管體厚度從行業(yè)的25mm減小到6-20mm， 托輥重量是現(xiàn)有陶瓷托輥重量的1/2，是鋼托輥的2/3，由于減輕了托輥的重量 這樣既延長(zhǎng)了托輥軸承的使用壽命1倍，又節(jié)約皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行能耗25%。 能工業(yè)化大生產(chǎn)。
③ 采用迷宮密封件的外面再有一層密封層，這樣有雙層保護(hù)，在研究中發(fā) 現(xiàn)，托輥失效80%是由于軸承受到粉塵污染所致，如果解決這個(gè)難題，國(guó)外都 使用迷宮密封件，但這在復(fù)雜的運(yùn)輸和使用環(huán)境中，不能完全解決粉塵污染。 在迷宮密封件的外層在加一道密封層，完全解決了這個(gè)難題，使托輥的使用壽 命延長(zhǎng)60%。
④ 軸承采用迷宮密封件和陶瓷管體形成過盈配合，這樣裝配精度提高很多， 生產(chǎn)效率提高15%,克服傳統(tǒng)的通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)方法造成的誤差，導(dǎo)致托輥 運(yùn)動(dòng)受阻和生產(chǎn)效率低。
具體實(shí)施例方式
以下所述實(shí)例詳細(xì)地說明了本發(fā)明。在實(shí)例中，所有份數(shù)和百分比均按重實(shí)施例1
1、 按配方稱取300Kg鋁釩土、 300Kg高嶺土、 50Kg羥甲基纖維素、30Kg Sb205、 240KgFe2O3、 30Kg Sn02、 20Kg氧化鈦、30Kg氧化鋅；
2、 將1步驟的混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2: 0.8，過篩得到陶瓷漿料1800Kg;
3、 將2步驟制備的陶瓷漿料送入噴霧造粒塔進(jìn)行造粒，得到造粒粉1050
Kg;
4、 將3步驟中的1050Kg造粒粉采用等靜壓成型方法成型，得到防靜電耐 磨陶瓷管干坯300根；
5、 將4步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管300 tTf坯放入梭式窯或隧道窯等窯 爐中進(jìn)行還原氣氛吊燒，以5°C/min的升溫速度進(jìn)行升溫，在130(TC高溫階段 保溫2小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管300根；
6、 將5步驟所得的300根防靜電耐磨陶瓷管、600個(gè)帶有迷宮密封件軸承 和300根軸采用過盈配合進(jìn)行裝配，再在迷宮密封件外面粘貼一層密封層，得 到防靜電耐磨陶瓷托輥300根；
實(shí)施例2
1、 按配方稱取45Kg鋁釩土、 30Kg高嶺土、 15Itg長(zhǎng)石、50Kg羥甲基纖 維素、30KgSb2O5、 750KgFe2O3、 30KgSnO2、 20Kg氧化鈦、30Kg氧化鋅；
2、 將1步驟的混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2: 0.8，過篩得到陶瓷漿料1800Kg;
3、 將2步驟中制備的1800Kg混合陶瓷料漿在榨泥機(jī)中進(jìn)行脫水，使水分 含量在25%左右，得到1250Kg泥餅；
4、 將3步驟所得1250Kg泥餅，在真空練泥機(jī)中進(jìn)行練泥，得到泥段IOO根，并陳腐24h，得到陳腐泥段100根；
5、 將4步驟所得100根陳腐泥段，放入真空練泥機(jī)中進(jìn)行擠出成型，得到 防靜電耐磨陶瓷管濕坯200根；
6、 將5步驟所得的200根防靜電耐磨陶瓷管濕坯陰干48h，再在7(TC烘房 中干燥12h，得到防靜電耐磨陶瓷管干坯200根；
7、 將6步驟所得的防靜電耐磨陶瓷管200根干坯放入梭式窯或隧道窯等窯 爐中進(jìn)行還原氣氛吊燒，以5'C/min的升溫速度進(jìn)行升溫，在128(TC高溫階段 保溫2小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管200根；
8、 將7步驟所得的200根防靜電耐磨陶瓷管、400個(gè)帶有迷宮密封件軸承 和200根軸采用過盈配、合進(jìn)行裝配，再在迷宮密封件外面粘貼一層密封層，得 到防靜電耐磨陶瓷托輥200根；
實(shí)施例3
1、 按配方稱寧30Kg氧化鋁、10Kg高嶺土、 10Kg長(zhǎng)石、4Kg碳酸鋇、5Kg 羥甲基纖維素、3KgSb2Os、 30KgFe2O3、 3KgSn02、 2Kg氧化鈦、3Kg氧化鋅；
2、 將1步驟的混合料在球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，其中料球石水=1: 2:
0.3，過篩得到陶瓷漿料130Kg;
3、 將2步驟中制備的130Kg混合陶瓷料漿注入15套石膏模具中注槳成型 10h后將多余的漿料倒出；
4、 將3步驟所得的15根防靜電耐磨陶瓷管濕坯陰干48h，再在7(TC烘房 中干燥12h，得到防靜電耐磨陶瓷管干坯15根；
5、 將4步驟所得的15根防靜電耐磨陶瓷管干坯放入梭式窯或隧道窯等窯 爐中還原氣氛進(jìn)行吊燒，以3 — 15"C/min的升溫速度進(jìn)行升溫，在120(TC — 1350 'C高溫階段保溫1一3小時(shí)，得到防靜電耐磨陶瓷管；6、將5步驟所得的15根防靜電耐磨陶瓷管、30個(gè)帶有迷宮密封件軸承和 15根軸采用過盈配合進(jìn)行裝配，再在迷宮密封件外面粘貼一層密封層，得到防 靜電耐磨陶瓷托輥15根。
權(quán)利要求
1.一種防靜電耐磨陶瓷托輥，其特征在于采用下列配比(以重量百分比計(jì))5-60％陶瓷骨料，5％羥甲基纖維素，3-5％Sb2O5，15-75％Fe2O3，3-5％SnO2，2-3％氧化鈦，3-7％氧化鋅。
2. 按照權(quán)利要求1所述的防靜電耐磨陶瓷托輥，其特征在于所述陶瓷骨 料是指氧化鋁、鋁釩土、高嶺土、碳化硅、長(zhǎng)石、碳酸鋇和微晶玻璃粉中的幾 種或全部按任意比例的組合物，或者僅由一種原料組成。
3. —種制備權(quán)利要求1所述的防靜電耐磨陶瓷托輥的制備方法，可采用配 料、球磨、搾泥、練泥、成型、干燥、燒結(jié)和裝配等工序，其特征在于其特征在于 所述成型，是指采用擠出成型方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防靜電耐磨陶瓷托輥的制備方法，其特征在于 所述燒結(jié)，是指以還原氣氛吊燒工藝，以10—15。C/min的升溫速度進(jìn)行升溫， 在1200。C一135(TC高溫階段保溫1 — 3小時(shí)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防靜電耐磨陶瓷托輥的制備方法，其特征在于 所述裝配，是指將防靜電耐磨陶瓷管、帶有迷宮密封件軸承和軸采用過盈配合 進(jìn)行裝配，再在迷宮密封件外面粘貼一層密封層，得到防靜電耐磨陶瓷托輥。
6. —種制備權(quán)利要求l所述的防靜電耐磨陶瓷托輥的制備方法，還可以采用配料、球磨、噴霧造粒、等靜壓成型、燒結(jié)和裝配等工序制備，其特征在于所述成型，是指等靜壓成型。
7. —種制備權(quán)利要求1所述的防靜電耐磨陶瓷托輥的制備方法，還可以采 用配料、球磨、注漿成型、干燥、燒結(jié)和裝配等工序制備，其特征在于所述成型，是指普通注槳成型或壓力注槳成型或離心注漿成型。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種防靜電耐磨陶瓷托輥及其制備方法，采用5-60％陶瓷骨料，5％羥甲基纖維素，3-5％Sb₂O₅，15-75％Fe₂O₃，3-5％SnO₂，2-3％氧化鈦，3-7％氧化鋅的配方，經(jīng)配料、球磨、榨泥、練泥、擠出成型、干燥、燒結(jié)和裝配等工序或者經(jīng)配料、球磨、噴霧造粒、等靜壓成型、、燒結(jié)和裝配等工序制備或者經(jīng)配料、球磨、注漿、干燥、燒結(jié)和裝配等工序制備。該防靜電耐磨陶瓷托輥使用壽命15-48個(gè)月，壁厚在6-20mm，耐磨性是鋼管托輥的3-5倍、重量是鋼管托輥的2/3、耐酸98.6％、耐堿84.7％、磨耗＜0.25％、不燃燒和各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國(guó)家煤炭安全標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C04B35/01GK101654358SQ20091004431
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者協(xié) 伍 申請(qǐng)人:協(xié) 伍