一种水泥研磨机用陶瓷研磨段及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥研磨机用陶瓷研磨段及其制备方法，其按重量百分比计含有氧化铝92‑95%、碳化钨0.5‑2%、碳酸钙0.8‑3%、碳酸镁1‑1.2%、氮化钛0.5‑2%、二氧化硅1‑3%、氧化锆0.8‑1%，形状为圆柱体、球柱结合体、纺锤形或上下对称的正四棱台，采用压制成型后高温烧结的方法制备，包括配料、球磨、喷雾造粒、料仓陈腐、压型加工、高温烧结、清粉抛光、成品干燥等工序。制得的成品密度仅为钢质材料的一半，能有效节电、节能、减少碳排放；硬度高，耐磨性好；物耗低，经济性好；耐高温，可长时间、高强度工作；韧性好，冲击中不易破碎、崩缺，实用性好；结合力好，且更易成型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水泥加工领域，尤其涉及一种水泥研磨机用陶瓷研磨段及其制备方法。
技术介绍
制造水泥的主要原料是石灰石、粘土和铁矿粉，为了控制凝结时间，还要在熟料中加入4％以下的石膏。水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，随后要进行原料预均化。水泥生料制备过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，水泥粉磨约占40%。水泥研磨机具有对物料适应性强、能连续生产、破碎比大、易于调速粉磨产品的细度等特点。常用的水泥研磨机的工作原理为，物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机仓内，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球或钢段，筒体转动产生离心力将钢球或钢段带到一定高度后落下，对物料产生冲击和研磨作用，能量的消耗主要是原料和研磨段的提升，其中研磨段的质量大小对于能耗的影响很大。水泥研磨机研磨段是球磨机设备研磨物料介质，通过球磨机研磨段、物料、衬板之间的碰撞摩擦产生磨削作用，从而将物料的粒径进一步减小。因此，研磨段在使用时的硬度和耐磨性是影响球磨整形效果的主要因素之一，在研磨过程中研磨段与衬板、研磨段与研磨段之间发生的摩擦不可避免，因此，还要求研磨段有极高的硬度。现有技术中，水泥研磨机用研磨段的材质多为工具钢或高碳不锈钢，材料相互之间、与物料之间磨损较大，表面易剥蚀，损耗率大，更换快；同时，钢质的磨段质量大，工作时功耗高，带来的碳排放大，同时不锈钢材质中的铬污染对于水泥来说是非常不利的，影响能量效率和环保；另外有一部分采用硬质合金或陶瓷材料，该类材料能很好适应水泥研磨机的使用工况，但其成本高，易破碎、成型时尺寸不易控制、成型后表面不规整一致。综上所述，如何提高水泥研磨机研磨段的硬度、耐磨性是研究的重点，水泥粉磨技术也向高效、节电方向快速发展。在国内已申请的相关专利中，专利《一种球磨机用高硬度耐磨研磨体的制备工艺》（申请号：201410374668.2，公开日：2014-10-15），公布了一种高硬度高韧性耐磨体的制备方法，向常规钢质磨段内添加钼铁等功能辅材提升磨段的各项性能，但钢质磨段本身不耐蚀，由于多种合金无素添加，磨段的耐蚀性还会下降；另外，仍然是马氏体型钢种，不耐高温。专利《一种低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的方法》（申请号：201310109543.2，公开日：2013-06-26），公开了一种同样采用了陶瓷作为原材料的研磨体，该专利大量采用了高岭土和碳酸盐作为烧结助剂，采用了较多硅微粉作为增韧剂，其本身高强度陶瓷成份仅40%左右，其成型后的研磨体硬度相对低，耐高温能力相对较差，其专利技术优点倾向于降低烧结温度提升生产效率，而牺牲了一部分研磨性能，同时，该研磨体仅适用于球状，若加工为陶瓷段则难以承受较强的撞击和磨削；另外，由于大量增韧降温助剂的加入，强度不够，该陶瓷磨球可选的成型直径只能小于10mm，不能适应大型球磨机工况的需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种能耗低、物耗低、减少碳排放、高硬度、耐高温、高寿命、易成型、韧性好、生产的水泥纯净度高的水泥研磨机用陶瓷研磨段。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其按重量百分比计含有氧化铝92-95%、碳化钨0.5-2%、碳酸钙0.8-3%、碳酸镁1-1.2%、氮化钛0.5-2%、二氧化硅1-3%、氧化锆0.8-1%。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段，其形状为中间截面积最大、上下对称的正四棱台，边角处倒圆。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段，其形状为圆柱体，边角处倒圆，截面尺寸优选为10mm×10mm，15mm×15mm，20mm×20mm，25mm×25mm中的一种。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段，其形状为纺锤形。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段，其形状为球柱结合体，中间为圆柱体，两头分别为球状。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其包括以下步骤：(a)配料：按重量百分比计取所有成分，混合并搅拌均匀，制得混合物料；同时配置PVA溶液，配比为PVA:水=(7-10):100；(b)球磨：(b1)初磨：将步骤(a)中计取的配料加入初磨研磨设备，并加入球石和水，比例为料:球:水=1:2.5:(0.7-0.75)，至浆料细度D90≤8微米停磨，过40目筛出磨；(b2)细磨：将步骤(b1)得到的浆料加入细磨研磨设备，并加入球石和水，比例为料:球:水=1:（2-3）:(0.7-0.75)，至浆料细度D50≤1.5微米、D90≤3.2微米后停磨；(b3)混磨：将步骤(b2)得到的浆料中按重量比加入步骤(a)中配置的PVA溶液9-12%，混磨0.5-1h，过150目筛出磨，并进行除铁；(c)喷雾造粒：将步骤(b3)得到的浆料中加入适量步骤(a)中配置的PVA溶液，并打入高位浆罐，控制喷雾干燥塔的热风温度、出风温度及压差，选用合适的喷雾喷片直径，进行喷雾造粒，造粒粉过20目筛；(d)料仓陈腐：将步骤(c)得到的造粒粉进行陈腐，陈腐时间不少于48h；(e)压型加工：将步骤(d)得到的粉料通过模具压型成坯，压型粉料水份控制在0.5%以下；(f)高温烧结：将步骤(e)得到的生坯放入高温匣钵，撒上隔离砂，送入高温窑内，温度1350-1700℃，烧成周期24-36h；(g)清粉抛光：把产品在烧成过程中的粘附的隔离砂及毛刺除掉；(h)成品干燥：对产品进行干燥，得到成品。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其中：步骤(c)中加入PVA溶液的同时，还加入适量的消泡剂。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其中：步骤(e)用于压型成坯的粉料颗粒大小控制为30-80目；步骤(f)中所述隔离砂为40目以下的白刚玉。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其中：步骤(f)中所述高温窑为隧道窑，温度为1350-1550℃，烧成周期为24-30h。上述的水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其中：步骤(f)中所述高温窑为梭式窑，温度为1450-1700℃，烧成周期为30-36h。与现有技术比较，本专利技术的水泥研磨机用陶瓷研磨段，由于采用了上述方案，首先构建了Al2O3-CaO-MgO-SiO2四元体系，其中CaO来自碳酸钙、MgO来自碳酸镁，并且在传统的Al2O3-CaO-MgO-SiO2四元体系的基础上新增了碳化钨、氮化钛、氧化锆作为添加剂，氮化钛熔点高、密度较低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其按重量百分比计含有氧化铝92‑95%、碳化钨0.5‑2%、碳酸钙0.8‑3%、碳酸镁1‑1.2%、氮化钛0.5‑2%、二氧化硅1‑3%、氧化锆0.8‑1%。

【技术特征摘要】
1.一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其按重量百分比计含有氧化铝92-95%、
碳化钨0.5-2%、碳酸钙0.8-3%、碳酸镁1-1.2%、氮化钛0.5-2%、二氧化硅1-3%、氧化锆0.8-
1%。
2.根据权利要求1所述的一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其形状为中间截
面积最大、上下对称的正四棱台，边角处倒圆。
3.根据权利要求1所述的一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其形状为圆柱
体，边角处倒圆，截面尺寸优选为10mm×10mm，15mm×15mm，20mm×20mm，25mm×25mm中的一
种。
4.根据权利要求1所述的一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其形状为纺锤
形。
5.根据权利要求1所述的一种水泥研磨机用陶瓷研磨段，其特征在于：其形状为球柱结
合体，中间为圆柱体，两头分别为球状。
6.一种上述任一权利要求所述的一种水泥研磨机用陶瓷研磨段的制备方法，其特征在
于，包括以下步骤：
(a)配料：按重量百分比计取所有成分，混合并搅拌均匀，制得混合物料；同时配置PVA
溶液，配比为PVA:水=(7-10):100；
(b)球磨：
(b1)初磨：将步骤(a)中计取的配料加入初磨研磨设备，并加入球石和水，比例为料:
球:水=1:2.5:(0.7-0.75)，至浆料细度D90≤8微米停磨，过40目筛出磨；
(b2)细磨：将步骤(b1)得到的浆料加入细磨研磨设备，并加入球石和水，比例为料:球:
水=1:（2-3）:(0.7-0.75)，至浆料细度D50≤1.5微米、D90≤3.2微米后停磨；
(b3)混磨：将步骤(b2)得...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊华，尹方勇，王峰，王征，
申请(专利权)人：东阿东昌天汇科技有限公司，山东天汇研磨耐磨技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37