專利名稱：一種超耐磨氧化鋁陶瓷球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無機(jī)非金屬材料(陶瓷)領(lǐng)域，具體涉及用氧化鋁制備的超耐磨氧化鋁陶瓷球及其制備方法。
背景技術(shù)：
球磨機(jī)廣泛用于冶金、礦產(chǎn)、電力、建材、化工等領(lǐng)域，是一種使用極為廣泛的粉碎設(shè)備。研磨介質(zhì)是球磨機(jī)粉碎物料的關(guān)鍵，它的形狀一般為球體或圓柱體，依靠研磨介質(zhì)在球磨機(jī)內(nèi)的滾動(dòng)、撞擊、擠壓、摩擦等各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，將物料粉碎。研磨介質(zhì)的質(zhì)量，不僅直接影響到生產(chǎn)效率的高低，而且還會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。研磨介質(zhì)一般按密度進(jìn)行分類，可分為:低密度磨介(如普通陶瓷球，燧石質(zhì)硅石和鵝卵石等)，比重約為2.3 2.6 ;中密度磨介(如高鋁質(zhì)磨介)，比重約為2.6 3.2 ;高密度磨介(如剛玉，鋯質(zhì)磨介等)，比重一般大于3.2。近年來隨著陶瓷工業(yè)的迅速發(fā)展，一方面，高品位的天然研磨介質(zhì)材料(鵝卵石和燧石)資源正日益枯竭，另一方面，天然石材在質(zhì)量上已無法滿足日益發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)品的要求。而人造研磨介質(zhì)具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度高、密度大、高溫性能好、對(duì)物料無污染或污染很小、耐酸堿腐蝕能力強(qiáng)、耐磨性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，人造研磨介質(zhì)正逐漸替代天然研磨材料。目前我國市場(chǎng)銷售的陶瓷研磨介質(zhì)主要包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等系列品種。其中氧化鋁和氧化鋯使用的最為廣泛。氧化鋁陶瓷球由于具有合適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價(jià)格低，因此被廣泛應(yīng)用于白色水泥、礦物、陶瓷、電子材料、磁性材料以及涂料、油漆、化妝品、食品、制藥等行業(yè)原材料的研磨和加工，是一種優(yōu)質(zhì)的研磨介質(zhì)。然而目前氧化鋁陶瓷球主要存在:磨耗較大，強(qiáng)度不足，球磨效率低等問題，與氧化鋯陶瓷球相比，氧化鋯的強(qiáng)度、斷裂韌性均為氧化鋁陶瓷二到三倍，氧化鋯的當(dāng)量磨耗比氧化鋁球的小上百倍，但是氧化鋯陶瓷球原料價(jià)格很高，生產(chǎn)成本居高不下，市場(chǎng)銷售的價(jià)格很高，所以制備出低磨耗、高性能的陶瓷球的應(yīng)用前景很可觀。因此，提供一種新的氧化鋁陶瓷球產(chǎn)品，顯著提高產(chǎn)品 的主要性能指標(biāo)，使其達(dá)到或超過氧化鋯陶瓷球的標(biāo)準(zhǔn)具有重大創(chuàng)新意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種超耐磨氧化鋁陶瓷球，其主要性能指標(biāo)達(dá)到或超過氧化鋯陶瓷球的主要性能標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供這種超耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，解決現(xiàn)有氧化鋁瓷球磨耗較大的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過對(duì)氧化鋁瓷球原料配方進(jìn)行優(yōu)化，引入少量稀土 La203/Y203、TZP等物質(zhì)，使氧化鋁陶瓷球的化學(xué)組成為=Al2O3:90 95 wt%、SiO2:5
8wt%> CaO:0.3 0.5 wt%> MgO:0.5 0.9 wt% > ZrO:1 2 wt%> La203/Y203:0.I 0.5wt%。經(jīng)燒結(jié)的含有上述組成及含量的氧化鋁陶瓷球，其當(dāng)量磨耗小于0.072%。。本發(fā)明提供含有上述組成及含量的氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括采用氧化鋁粉料和其它礦物原料進(jìn)行配料，原料配方為:氧化鋁粉90 95 wt%,高嶺土 4 8 wt%,滑石0.5 0.9 wt%, TZP I 2 wt%,稀土 0.1 0.5 wt% ；
采用下述工藝進(jìn)行制備:
一、練泥
①把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行15 30小時(shí)放漿；
②泥漿入池后,啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī),經(jīng)振動(dòng)篩過濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
③經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
二、烘干:將制成的泥餅送入烘房在40 60°C下烘干至水分3%；
三、煅燒合成:將烘干的泥餅送入窯爐在1450 1550°C進(jìn)行煅燒合成；
四、球磨:將煅燒合成的半成品再放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨；
五、造粒:將經(jīng)過研磨后的漿料送入噴霧造粒塔中進(jìn)行造粒；
六、成型:將經(jīng)噴霧造粒塔造粒粉料進(jìn)行成型，本發(fā)明中運(yùn)用到的成型方法主要有滾動(dòng)成型和等靜壓成型；
七、燒成:將成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，經(jīng)在1450 1600°C保溫2小時(shí)后，即燒制成功。本發(fā)明都是采用工業(yè)原料，原料來源都很廣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:對(duì)于現(xiàn)有的氧化鋁陶 瓷球的當(dāng)量磨耗為0.1%。;最理想的研磨介質(zhì)氧化鋯的當(dāng)量磨耗為0.072%。，然而本發(fā)明氧化鋁陶瓷球所達(dá)到的當(dāng)量磨耗為0.062%。，顯然比現(xiàn)有的氧化鋁陶瓷球的磨耗更優(yōu)越，比氧化鋯陶瓷球的還小。氧化鋯陶瓷球的價(jià)格比本發(fā)明制備的超耐磨陶瓷球高數(shù)十倍，故此發(fā)明具有很高的價(jià)值和創(chuàng)造意義。具體配方優(yōu)化的實(shí)施方式:
實(shí)施例1:氧化鋁粉 90 %，高嶺土 7%，滑石 0.7%，TZP 2%，稀土(La203/Y203 ) 0.3%
一、練泥
①把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行20小時(shí)放漿；
②泥漿入池后,啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī),經(jīng)振動(dòng)篩過濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
③經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
二、烘干:將制成的泥餅送入烘房在45°C下烘干至水分3%；
三、煅燒合成:將烘干的泥餅送入窯爐在1450°C進(jìn)行煅燒合成；
四、球磨:將煅燒合成的半成品再放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨；
五、造粒:將經(jīng)過研磨后的漿料送入噴霧造粒塔中進(jìn)行造粒；
六、成型:將噴霧造粒塔造粒粉料采用等靜壓進(jìn)行成型；
七、燒成:將成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，經(jīng)在1550°C保溫2小時(shí)，即燒制成功。實(shí)施例2:氧化鋁粉92 %，高嶺土 6 %，滑石 0.5 %, TZP 1.2%，稀土(La203/Y203 )
0.3 %
一、練泥
①把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行22小時(shí)放漿；
②泥漿入池后,啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī),經(jīng)振動(dòng)篩過濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
③經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；二、烘干:將制成的泥餅送入烘房在50°C下烘干至水分3%；
三、煅燒合成:將烘干的泥餅送入窯爐在1500°C進(jìn)行煅燒合成；
四、球磨:將煅燒合成的半成品再放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨；
五、造粒:將經(jīng)過研磨后的漿料送入噴霧造粒塔中進(jìn)行造粒；
六、成型:將經(jīng)噴霧造粒塔造粒粉料進(jìn)行成型，本發(fā)明中運(yùn)用到的成型方法主要有滾動(dòng)成型和等靜壓成型；
七、燒成:將成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，經(jīng)在1580°C保溫2小時(shí)后，即燒制成功。實(shí)施例3:氧化鋁粉 94 %，高嶺土 4 %，滑石 0.5 %，TZP 1.4%，稀土(La203/Y203)0.1 %
一、練泥
①把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行25小時(shí)放漿；
②泥漿入池后,啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī),經(jīng)振動(dòng)篩過濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
③經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
二、烘干:將制成的泥餅送入烘房在48°C下烘干至水分3%；
三、煅燒合成:將烘干的泥餅送入窯爐在1550°C進(jìn)行煅燒合成；
四、球磨:將煅燒合成的半成品再放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨；
五、造粒:將經(jīng)過研磨后的漿料送入噴霧造粒塔中進(jìn)行造粒；
六、成型:將經(jīng)噴霧造粒塔造粒粉料進(jìn)行成型，本發(fā)明中運(yùn)用到的成型方法主要有滾動(dòng)成型和等靜壓成型；
七、燒成:將成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，經(jīng)在1600°C保溫2小時(shí)后，即燒制成功。按照工業(yè)陶瓷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將制備的超耐磨氧化鋁陶瓷球放在聚氨酯罐中以規(guī)定的條件沖擊研磨，考核氧化鋁陶瓷球的耐磨性 能，氧化鋁陶瓷球的耐磨性能測(cè)試數(shù)據(jù)值見下表:
權(quán)利要求
1.一種超耐磨氧化鋁陶瓷球，其特征在于:氧化鋁陶瓷球的化學(xué)組成為=Al2O3:90 95wt%> SiO2:5 8 wt%> CaO:0.3 0.5 wt%> MgO:0.5 0.9 wt% > ZrO:1 2 wt%> La2O3/Y2O3:0.1 0.5 wt%，經(jīng)燒結(jié)后的當(dāng)量磨耗小于0.072%。。
2.一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括采用氧化鋁粉料和其它礦物原料進(jìn)行配料，其特征在于原料配方為:氧化鋁粉90 95 wt%，高嶺土 4 8 wt%，滑石0.5 0.9wt%, TZP I 2 wt%，稀土 La203/Y2030.1 0.5 wt% ;采用下述工藝進(jìn)行制備: 一、練泥:①把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行15 30小時(shí)放漿；②泥漿入池后,啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī),經(jīng)振動(dòng)篩過濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；③經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅； 二、烘干:將制成的泥餅送入烘房在40 60°C下烘干至水分3%； 三、煅燒合成:將烘干的泥餅送入窯爐在1450 1550°C進(jìn)行煅燒合成； 四、球磨:將煅燒合成的半成品再放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨； 五、造粒:將經(jīng)過研磨后的漿料送入噴霧造粒塔中進(jìn)行造粒；` 六、成型:將經(jīng)噴霧造粒塔造粒粉料進(jìn)行滾動(dòng)成型或等靜壓成型； 七、燒成:將成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，經(jīng)在1450 1600°C燒結(jié)，保溫2小時(shí)后獲得制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超耐磨氧化鋁陶瓷球，其化學(xué)組成為Al2O390～95wt%、SiO25～8wt%、CaO0.3～0.5wt%、MgO0.5～0.9wt％、ZrO1～2wt%、La2O3/Y2O30.1～0.5wt%，當(dāng)量磨耗小于0.072‰。提供的制備方法采用氧化鋁粉料和其它礦物原料進(jìn)行配料,通過練泥、烘干、煅燒合成、球磨、造粒、成型、燒成工序獲得產(chǎn)品。本發(fā)明不僅使產(chǎn)品耐磨性能達(dá)到氧化鋯陶瓷球的標(biāo)準(zhǔn)，而且原料成本更低，研磨性能更好，產(chǎn)品性價(jià)比高，更適合在生產(chǎn)中應(yīng)用，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C04B35/622GK103232229SQ201310174278
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者張忠祥, 董麗娜, 汪志良, 南小英, 南勇軍 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)百特威爾新材料有限公司