專利名稱：一種高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷填料，尤其是涉及一種高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在化工和冶金行業(yè)的反應(yīng)塔中，在工業(yè)處理過濾和醫(yī)藥行業(yè)的蒸餾塔中，在煉焦行業(yè)的洗滌脫硫中，都需要大量的具有比重輕、濕潤性和吸附性強(qiáng)、耐酸堿性高、耐急冷急熱性好和抗壓強(qiáng)度高、比表面積大，表面不易脫落的填料，以達(dá)到工業(yè)使用和處理目的。目前，使用的填料品種比較多，有用金屬材料制造的，有用木材制造的，也有用塑料和粘土質(zhì)材料制造的，在這些品種的填料中，金屬雖然強(qiáng)度高，但它耐酸堿性低，制造成本高；木質(zhì)填料雖然制造成本低，但它不耐酸堿，不耐溫，抗壓強(qiáng)度低；塑料材料填料雖然能耐酸堿，但不耐用溫，抗壓強(qiáng)度也不高；粘土質(zhì)材料填料相對上述材料填料具有耐酸堿和耐急冷急熱性好、抗壓強(qiáng)度也較高、可制成多孔性，成本也比較低等特性，因而在上述技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在粘土質(zhì)填料中，由于各生產(chǎn)廠家工藝配方各有不同，其性能也有較大的差異，如填料的孔隙率有大有小，抗壓強(qiáng)度有高有低，通過調(diào)查分析可得知，當(dāng)前粘土質(zhì)填料存在的主要問題一是粘土質(zhì)填料的抗壓強(qiáng)度還不大高，一般最高不超過12MPa，使用時填料表面容易掉塊脫落，使填料耐沖擊和磨損性能下降，因而縮短了其填料使用壽命，降低了氣液傳質(zhì)的吸附掛膜性能，增加了氣液傳質(zhì)中的雜質(zhì)含量；再是粘土質(zhì)填料孔隙率還不高，表面色澤不大白，制造工藝性不大好。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中粘土質(zhì)填料存在的抗壓強(qiáng)度還不大高，耐沖擊和磨損性能下降，且表面不大白，制造工藝性不大好的問題，本發(fā)明提出了一種不僅抗壓強(qiáng)度高，耐沖擊和和磨損性能好，使用壽命長，且表面白度高，制造工藝性更好的高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，所采取的技術(shù)方案是所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組份進(jìn)行制備，所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土60-78％、黑土8-15％、碳酸鈣8-15％、滑石3-10％，所述粘土中三氧二鋁含量不小于18％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的10-20％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅50-60％、三氧化二鋁13-20％、氧化鈣3-8％、氧化鎂10-16％、氧化鉀1-3％、氧化鈉0.3-0.8％、三氧化二鐵≤1％。
本發(fā)明所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料使用的粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉原料在我國貯藏量大，來源較廣，可就地取材。所述粘土為江西省萍鄉(xiāng)市產(chǎn)粘土、屬于高鋁質(zhì)粘土，其粘土中三氧化二鋁含量為18-25％，二氧化硅含量為50-70％；所述黑土為廣東產(chǎn)黑土(俗名海相泥)，其黑土的主要性能是其可塑性好，應(yīng)以提高填料的可塑工藝性，便于擠壓制造各種復(fù)雜填料產(chǎn)品；所述滑石主要成份是二氧化硅和氧化鎂。
本發(fā)明所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料按下列工藝步驟進(jìn)行制備1、按各種原料工藝配方稱料，倒入球磨機(jī)中，進(jìn)行球磨，2、將球磨后的混合物進(jìn)行過篩，用除鐵器進(jìn)行除鐵，3、再過篩，將其倒進(jìn)儲漿池，4、用高壓漿機(jī)將其送入榨泥機(jī)中榨成合適水份的泥餅，并放入陳腐室中陳腐，5、經(jīng)真空練泥機(jī)練成泥段儲存，6、利用各種模具擠壓成型各種產(chǎn)品坯件，再自然晾干及烘房進(jìn)行烘干，7、用煤氣梭式窯在1180-1260℃溫度下燒成為成品填料。
經(jīng)檢測，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的主要性能指標(biāo)是白度≥55 抗壓強(qiáng)度＞12MPa堆積空隙率(m3)60-75％ 耐酸度≥99％耐堿度＞95％ 吸水率20-30％體積密度0.8-1.18g/cm3灼堿量10-12％熱穩(wěn)定性在220-20℃水中試驗(yàn)5次，填料樣品無開裂現(xiàn)象。
本發(fā)明所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料形成的機(jī)理是當(dāng)前的粘土質(zhì)填料之所以抗壓強(qiáng)度還不大高，是因?yàn)楝F(xiàn)有粘土質(zhì)填料中三氧化二鋁含量較低，二氧化硅含量偏高，因而燒成后，粘土質(zhì)填料中顯微組織結(jié)構(gòu)主要是游離石英和少量玻璃相，這種結(jié)構(gòu)呈不均勻的分散性布置，因而其抗壓強(qiáng)度不大高，一般抗壓強(qiáng)度不超過12MPa。當(dāng)粘土質(zhì)填料中三氧化二鋁含量在13％-20％時，經(jīng)燒成后，其填料中的顯微組織結(jié)構(gòu)除游離石英和少量玻璃相外，還有一部份莫來石晶體，莫來石晶體呈細(xì)小的細(xì)柱狀或針狀均勻分布在基體中，且莫來石晶體高溫蠕變小，晶體膨脹均勻，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，其基體組織強(qiáng)度更高，一般抗壓強(qiáng)度均可超過12MPa，因而可提高填料的抗壓強(qiáng)度，耐腐蝕性和抗沖擊性。
本發(fā)明由于在其原料組份中，提高了粘土質(zhì)填料中三氧化二鋁含量，使填料的顯微組織結(jié)構(gòu)更合理，因而可提高了粘土質(zhì)填料的抗壓強(qiáng)度，使填料表面不易掉塊脫落，表面更耐酸堿和抗沖擊，有利于氣液傳質(zhì)吸附掛膜，不僅提高了填料的使用壽命，且又減少了在氣液傳質(zhì)中的雜質(zhì)含量；由于在填料中加入了氧化鈣和滑石，既改善了填料的燒結(jié)性能，又使其填料的白度得到提高，再是由于在填料中加入了造孔性更好的谷殼糠粉，其填料孔隙增加，堆積空隙率提高，填料體積密度減小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，本實(shí)施例1所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組份進(jìn)行制備，所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土60％、黑土15％、碳酸鈣15％、滑石3％，所述粘土中三氧二鋁含量為25.3％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的10％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅53.3％、三氧化二鋁14.4％、氧化鈣6.7％、氧化鎂10.7％、氧化鉀1.4％、氧化鈉0.47％、三氧化二鐵0.39％。并按下列工藝步驟制備而成1、按上述各種原料工藝配方稱料，倒入球磨機(jī)中，進(jìn)行球磨，
2、將球磨后的混合物進(jìn)行過篩，用除鐵器進(jìn)行除鐵，3、再過篩，將其倒進(jìn)儲漿池，4、用高壓漿機(jī)將其送入榨泥機(jī)中榨成合適水份的泥餅，并放入陳腐室中陳腐，5、經(jīng)真空練泥機(jī)練成泥段儲存，6、利用各種模具擠壓成型各種產(chǎn)品坯件，再經(jīng)自然晾干及烘房進(jìn)行烘干，7、用煤氣梭式窯在1180-1260℃溫度下燒成為成品填料。
經(jīng)檢測，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的主要性能指標(biāo)是白度65.1抗壓強(qiáng)度14.7MPa堆積空隙率(m3)63.5％耐酸度99.5％耐堿度96.8％吸水率25.4％體積密度1.08g/cm3灼堿量10.5％熱穩(wěn)定性在220-20℃水中試驗(yàn)5次，填料樣品無開裂現(xiàn)象。
實(shí)施例2，本實(shí)施例2所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組份進(jìn)行制備，所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土70％、黑土12％、碳酸鈣10％、滑石6％，所述粘土中三氧二鋁含量為22.7％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的15％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅56.1％、三氧化二鋁17.1％、氧化鈣4.8％、氧化鎂12.1％、氧化鉀0.9％、氧化鈉0.61％、三氧化二鐵0.55％。并按實(shí)施例1所述工藝步驟制備而成。
經(jīng)檢測，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的主要性能指標(biāo)是白度60.7抗壓強(qiáng)度15.3MPa堆積空隙率(m3)68.1％耐酸度99.5％耐堿度98.1％吸水率27.3％體積密度1.02g/cm3灼堿量11.3％熱穩(wěn)定性在220-20℃水中試驗(yàn)5次，填料樣品無開裂現(xiàn)象。
實(shí)施例3，本實(shí)施例3所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組份進(jìn)行制備，所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土78％、黑土8％、碳酸鈣8％、滑石10％，所述粘土中三氧二鋁含量為19.5％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的20％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅59.1％、三氧化二鋁16.3％、氧化鈣3.9％、氧化鎂14.2％、氧化鉀1.07％、氧化鈉0.56％、三氧化二鐵0.47％。并按實(shí)施例1所述工藝步驟制備而成。
經(jīng)檢測，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的主要性能指標(biāo)是白度56.3抗壓強(qiáng)度16.2MPa堆積空隙率(m3)71.3％耐酸度99.7％耐堿度96.9％吸水率26.1％體積密度0.89g/cm3灼堿量10.8％熱穩(wěn)定性在220-20℃水中試驗(yàn)5次，填料樣品無開裂現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料，其特征是它用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組份進(jìn)行制備而成，所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土60-78％、黑土8-15％、碳酸鈣8-15％、滑石3-10％，所述粘土中三氧化二鋁含量不小于18％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的10-20％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅50-60％、三氧化二鋁13-20％、氧化鈣3-8％、氧化鎂10-16％、氧化鉀1-3％、氧化鈉0.3-0.8％、三氧化二鐵≤1％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料，其特征是所述粘土、黑土、碳酸鈣和滑石的重量百分比是粘土70％、黑土12％、碳酸鈣10％、滑石6％，所述粘土中三氧二鋁含量為22.7％，所述谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種原料總重量的15％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成份的重量百分比為二氧化硅56.1％、三氧化二鋁17.1％、氧化鈣4.8％、氧化鎂12.1％、氧化鉀0.9％、氧化鈉0.61％、三氧化二鐵0.55％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料，它采用粘土、黑土、碳酸鈣、滑石和谷殼糠粉五種原料組分進(jìn)行制備而成，各組分的重量百分比是粘土60－78％、黑土8－15％、碳酸鈣8－15％、滑石3－10％，谷殼糠粉加入量為粘土、黑土、碳酸鈣和滑石四種組分總重量的10－20％，所述高強(qiáng)度輕質(zhì)陶瓷填料的化學(xué)成分的重量百分比為二氧化硅50－60％、三氧化二鋁13－20％、氧化鈣3－8％、氧化鎂10－16％、余量為雜質(zhì)。由于填料中三氧化二鋁含量提高、并加入了氧化鈣、滑石和谷殼糠粉，因而可提高了粘土質(zhì)填料的抗壓強(qiáng)度，使填料表面不易掉塊脫落，更耐酸堿和抗沖擊，有利于氣液傳質(zhì)吸附掛膜，不僅提高了填料的使用壽命，減少了氣液傳質(zhì)中的雜質(zhì)含量；且又提高了填料的白度、提高了堆積空隙率。
文檔編號C02F3/10GK101020606SQ20061013696
公開日2007年8月22日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者楊劍, 楊昆 申請人:楊劍