專利名稱：高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法。
莫來(lái)石陶瓷是以人工合成的莫來(lái)石為原料制成的以莫來(lái)石為主晶相的耐高溫陶瓷制品，其制備方法目前主要有燒結(jié)法和熔鑄法兩種。燒結(jié)法生產(chǎn)莫來(lái)石陶瓷的基本流程為合成莫來(lái)石熟料-破碎-莫來(lái)石熟料粉-配料-高壓成型-燒結(jié)-成品。因需預(yù)先制備莫來(lái)石熟料，故生產(chǎn)工序復(fù)雜、能耗大(兩次高溫煅燒，熟料燒成溫度為1550～1600℃，制品燒成溫度為1550～1600℃)、生產(chǎn)成本高。
本發(fā)明的目的是提供一種以天然的高鋁礦物和氧化鋁粉為主要原料，用燒結(jié)法直接制備莫來(lái)石陶瓷的方法。其基本原理是利用藍(lán)晶石族礦物(Al2O3·SiO2)(包括藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異象礦物)在高溫條件下分解為固相的莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)和液相的SiO23(Al2O3·SiO2)-3Al2O3·2SiO2+SiO2液相的SiO2又與原料中加入的氧化鋁粉進(jìn)一步反應(yīng)生成莫來(lái)石3Al2O3+2SiO2-3Al2O3·2SiO2在藍(lán)晶石族礦物微粉中加入適量的氧化鋁粉，通過(guò)燒結(jié)直接制備莫來(lái)石陶瓷制品。這樣，不用預(yù)先制備莫來(lái)石熟料，只經(jīng)過(guò)一次燒結(jié)工序即可直接獲得莫來(lái)石陶瓷制品，而且由于微粉分解溫度低，分解率高，可降低制品的燒結(jié)溫度。該材料耐火度高，機(jī)械強(qiáng)度大，可用于多種高溫窯爐的爐襯、窯具和耐高溫陶瓷器件。該方法工藝流程簡(jiǎn)單、燒結(jié)溫度低、生產(chǎn)成本低，易于推廣、實(shí)施。
本發(fā)明是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的。
這種高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法，是以藍(lán)晶石族礦物的微米級(jí)粉體(以下簡(jiǎn)稱微粉)和氧化鋁粉為主要原料，采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將所述藍(lán)晶石族礦物微粉與氧化鋁粉、結(jié)合粘土、粘結(jié)劑按下述重量比進(jìn)行配合藍(lán)晶石族礦物微粉＜20～30μm60～85％氧化鋁粉＜10～20μm10～25％結(jié)合粘土＜80μm5～15％液體粘結(jié)劑(外加) 8～12％
(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時(shí)以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1300～1430℃燒成(恒溫2h)。
本發(fā)明中，從原料的制備、配料、混料到干燥、燒成等各個(gè)步驟都是采用通用設(shè)備進(jìn)行的。
本發(fā)明所述的藍(lán)晶石族礦物是指藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異象礦物，在制備莫來(lái)石陶瓷時(shí)，只用其中的一種即可，也可將三種礦物中的兩種或三種礦物混合使用。
本發(fā)明所用的原料中，藍(lán)晶石族礦物微粉是由藍(lán)晶石族礦物的礦石經(jīng)破碎，采用常規(guī)方法如浮選、重選、磁選等選礦方法及常規(guī)超細(xì)粉碎設(shè)備獲得的粒度＜20～30μm的微米級(jí)粉體。氧化鋁粉采用工業(yè)通用的α-Al2O3微粉或γ-Al2O3微粉。
本發(fā)明所使用的結(jié)合粘土為工業(yè)通用的耐火粘土原料。液體粘結(jié)劑為耐火材料工業(yè)通用的粘結(jié)劑，如工業(yè)級(jí)磷酸溶液、紙漿廢液、水玻璃溶液等。
本發(fā)明所述的莫來(lái)石陶瓷可以是各種形狀的。
下面用實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1將藍(lán)晶石礦石經(jīng)破碎、選礦、超細(xì)粉碎后，得到粒度＜20～30μm的藍(lán)晶石微粉。然后按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將所述原料按下述重量比配合藍(lán)晶石微粉0～20μm 75％氧化鋁粉 0～20μm 20％結(jié)合粘土 0～80μm 5％工業(yè)磷酸溶液(外加) 10％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時(shí)以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1350℃燒成(恒溫2h)。
按上述步驟制得的莫來(lái)石陶瓷，耐火度＞1700℃，體積密度為2.1～2.2g/cm3，顯氣孔率為20～25％，常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)210～315Mpa，燒成線收縮率為0.2～1.0％。
實(shí)施例2將紅柱石礦石經(jīng)破碎、選礦、超細(xì)粉碎后，得到粒度＜20～30μm的紅柱石微粉。然后按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將所述原料按下述重量比配合紅柱石微粉 0～20μm 75％氧化鋁粉 0～20μm 20％結(jié)合粘土 0～80μm 5％工業(yè)磷酸溶液(外加)8％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時(shí)以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1400℃燒成(恒溫2h)。
按上述步驟制得的莫來(lái)石陶瓷，耐火度＞1700℃，體積密度為2.1～2.2g/cm3，顯氣孔率為25～30％，常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)160～237Mpa，燒成線收縮率為0.6～0.8％。
本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法。該方法原料豐富，工藝流程簡(jiǎn)單，不用預(yù)先制備莫來(lái)石熟料，產(chǎn)品耐火度高，機(jī)械強(qiáng)度大，燒成收縮小，燒成溫度低，有良好的節(jié)能效果，易于實(shí)施推廣。本發(fā)明所獲得的產(chǎn)品——高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷可制成各種形狀的制品，用于多種高溫窯爐的爐襯、窯具和耐高溫陶瓷器件。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法，其特征在于這種方法是以藍(lán)晶石族礦物(包括藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石三種同質(zhì)異象礦物)的微米級(jí)粉體(以下簡(jiǎn)稱微粉)和氧化鋁粉為主要原料，采用燒結(jié)法直接制備莫來(lái)石陶瓷，并采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將所述藍(lán)晶石族礦物微粉與氧化鋁粉、結(jié)合粘土、粘結(jié)劑按下述重量比進(jìn)行配合藍(lán)晶石族礦物微粉 ＜20～30μm60～85％氧化鋁粉 ＜10～20μm10～25％結(jié)合粘土 ＜80μm5～15％液體粘結(jié)劑(外加) 8～12％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并充分?jǐn)嚢?，使其成為均勻的泥料?3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時(shí)以上，或自然風(fēng)干2天以上。(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1300～1430℃燒成(恒溫2h)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法，其特征在于藍(lán)晶石族礦物微粉是由藍(lán)晶石族礦物的礦石經(jīng)破碎，采用常規(guī)選礦方法及常規(guī)超細(xì)粉碎設(shè)備獲得的粒度＜20～30μm的微米級(jí)粉體，并且藍(lán)晶石族礦物原料可以只用藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種礦物中的一種，也可將三種礦物中的兩種或三種礦物混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法，其特征在于氧化鋁粉采用工業(yè)通用的α-Al2O3微粉或γ-Al2O3微粉，結(jié)合粘土和液體粘結(jié)劑均為工業(yè)通用的耐火原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法，其特征在于莫來(lái)石陶瓷可以是各種形狀的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷的制備方法。這種方法是利用藍(lán)晶石族礦物(包括藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異象礦物)在高溫條件下的分解反應(yīng)和莫來(lái)石化作用,以藍(lán)晶石族礦物的微粉和氧化鋁粉為主要原料,并與結(jié)合劑按一定比例配合,經(jīng)混合、成型、干燥、燒成等工序,直接獲得高強(qiáng)度莫來(lái)石陶瓷。該材料可以制成各種形狀的制品,用做為多種高溫窯爐的爐村、窯具和耐高溫陶瓷器件。本發(fā)明原料來(lái)源廣泛、工藝簡(jiǎn)單、燒成溫度低、便于實(shí)施推廣。
文檔編號(hào)C04B35/185GK1226536SQ9910054
公開(kāi)日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1999年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月8日
發(fā)明者李博文 申請(qǐng)人:李博文