專利名稱：一種高強度輕質陶瓷填料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷填料，尤其是涉及一種高強度輕質陶瓷填料。
背景技術：
隨著現代科學技術、現代工業的發展，在化工和冶金行業的反應塔中，在工業處理過濾和醫藥行業的蒸餾塔中，在煉焦行業的洗滌脫硫中，都需要大量的具有比重輕、濕潤性和吸附性強、耐酸堿性高、耐急冷急熱性好和抗壓強度高、比表面積大，表面不易脫落的填料，以達到工業使用和處理目的。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材料制造的，在這些品種的填料中，金屬雖然強度高，但它耐酸堿性低，制造成本高；木質填料雖然制造成本低，但它不耐酸堿，不耐溫，抗壓強度低；塑料材料填料雖然能耐酸堿，但不耐用溫，抗壓強度也不高；粘土質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，因而在上述技術領域內得到了廣泛的應用。在粘土質填料中，由于各生產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，抗壓強度有高有低，通過調查分析可得知，當前粘土質填料存在的主要問題一是粘土質填料的抗壓強度還不大高，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，降低了氣液傳質的吸附掛膜性能，增加了氣液傳質中的雜質含量；再是粘土質填料孔隙率還不高，表面色澤不大白，制造工藝性不大好。
發明內容
針對上述現有技術中粘土質填料存在的抗壓強度還不大高，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，本發明提出了一種不僅抗壓強度高，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度輕質陶瓷填料。
本發明要解決的技術問題，所采取的技術方案是所述高強度輕質陶瓷填料用粘土、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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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％。
本發明所述高強度輕質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市產粘土、屬于高鋁質粘土，其粘土中三氧化二鋁含量為18-25％，二氧化硅含量為50-70％；所述黑土為廣東產黑土(俗名海相泥)，其黑土的主要性能是其可塑性好，應以提高填料的可塑工藝性，便于擠壓制造各種復雜填料產品；所述滑石主要成份是二氧化硅和氧化鎂。
本發明所述高強度輕質陶瓷填料按下列工藝步驟進行制備1、按各種原料工藝配方稱料，倒入球磨機中，進行球磨，2、將球磨后的混合物進行過篩，用除鐵器進行除鐵，3、再過篩，將其倒進儲漿池，4、用高壓漿機將其送入榨泥機中榨成合適水份的泥餅，并放入陳腐室中陳腐，5、經真空練泥機練成泥段儲存，6、利用各種模具擠壓成型各種產品坯件，再自然晾干及烘房進行烘干，7、用煤氣梭式窯在1180-1260℃溫度下燒成為成品填料。
經檢測，所述高強度輕質陶瓷填料的主要性能指標是白度≥55 抗壓強度＞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％熱穩定性在220-20℃水中試驗5次，填料樣品無開裂現象。
本發明所述高強度輕質陶瓷填料形成的機理是當前的粘土質填料之所以抗壓強度還不大高，是因為現有粘土質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，粘土質填料中顯微組織結構主要是游離石英和少量玻璃相，這種結構呈不均勻的分散性布置，因而其抗壓強度不大高，一般抗壓強度不超過12MPa。當粘土質填料中三氧化二鋁含量在13％-20％時，經燒成后，其填料中的顯微組織結構除游離石英和少量玻璃相外，還有一部份莫來石晶體，莫來石晶體呈細小的細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，抗化學腐蝕性強，其基體組織強度更高，一般抗壓強度均可超過12MPa，因而可提高填料的抗壓強度，耐腐蝕性和抗沖擊性。
本發明由于在其原料組份中，提高了粘土質填料中三氧化二鋁含量，使填料的顯微組織結構更合理，因而可提高了粘土質填料的抗壓強度，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中的雜質含量；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。
具體實施例方式
實施例1，本實施例1所述高強度輕質陶瓷填料用粘土、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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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，倒入球磨機中，進行球磨，
2、將球磨后的混合物進行過篩，用除鐵器進行除鐵，3、再過篩，將其倒進儲漿池，4、用高壓漿機將其送入榨泥機中榨成合適水份的泥餅，并放入陳腐室中陳腐，5、經真空練泥機練成泥段儲存，6、利用各種模具擠壓成型各種產品坯件，再經自然晾干及烘房進行烘干，7、用煤氣梭式窯在1180-1260℃溫度下燒成為成品填料。
經檢測，所述高強度輕質陶瓷填料的主要性能指標是白度65.1抗壓強度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％熱穩定性在220-20℃水中試驗5次，填料樣品無開裂現象。
實施例2，本實施例2所述高強度輕質陶瓷填料用粘土、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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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％。并按實施例1所述工藝步驟制備而成。
經檢測，所述高強度輕質陶瓷填料的主要性能指標是白度60.7抗壓強度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％熱穩定性在220-20℃水中試驗5次，填料樣品無開裂現象。
實施例3，本實施例3所述高強度輕質陶瓷填料用粘土、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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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％。并按實施例1所述工藝步驟制備而成。
經檢測，所述高強度輕質陶瓷填料的主要性能指標是白度56.3抗壓強度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％熱穩定性在220-20℃水中試驗5次，填料樣品無開裂現象。
權利要求
1.一種高強度輕質陶瓷填料，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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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.根據權利要求1所述的一種高強度輕質陶瓷填料，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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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
本發明公開了一種高強度輕質陶瓷填料，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％，所述高強度輕質陶瓷填料的化學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。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填料的抗壓強度，使填料表面不易掉塊脫落，更耐酸堿和抗沖擊，有利于氣液傳質吸附掛膜，不僅提高了填料的使用壽命，減少了氣液傳質中的雜質含量；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 優先權日2006年12月28日
發明者楊劍, 楊昆 申請人:楊劍