一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，其原料组成为：煅烧α

【技术实现步骤摘要】
一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷工业
，尤其涉及一种氧化铝球磨介质及其制备方法。

技术介绍

[0002]在超细粉碎生产作业中，广泛使用介质磨机如球磨机、搅拌磨机、振动磨机、离心行星磨机等，这些设备需要研磨介质来完成粉碎作业。在生产应用中主要有如下产品：碳钢球、铬钢球、不锈钢球、高铬铸铁球、刚玉球(氧化铝球)、玻璃球、玛瑙球、氧化锆球和天然砂等。氧化铝研磨球具有硬度高、密度大、磨耗低、表面光滑、耐腐蚀等特点，是研磨釉料、坯料及各种粉末材料最理想的耐研磨介质。根据不同的氧化铝含量，氧化铝研磨球可以分为中铝球(氧化铝含量60～65％)、中高铝球(氧化铝含量75～80％)和高铝球(氧化铝含量90％以上)。
[0003]从粉碎效率方面考虑，在研磨过程中，介质的密度决定了冲击力作用的强弱。一般来说，介质密度越大，研磨能力越强，粉碎效率越高。99高铝球的密度可以达到3.9g/cm3，但是，其煅烧温度达1600℃以上，保温时间10小时以上，这导致能耗较高。为降低烧成温度，可以添加如SiO2和MgO、CaO、SrO、BaO等碱土金属氧化物，在晶界形成低熔点的玻璃相，促进烧结。但这导致铝球的密度较低(3.2～3.5g/cm3)，莫氏硬度不高(约等于8)。也可以添加如Cr2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2等，它们与氧化铝基体形成有限置换固溶体，使晶格发生一定程度的畸变，而且由于这些化合物为变价化合物，可以活化晶格，降低烧结温度。它们主要是通过质点扩散或界面移动来实现致密化，但是，这种烧结是在缺少液相的条件下进行的，需要较长的保温时间(≥10小时)，因此，单纯地添加这些添加剂并不能有效降低能耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，以铁精粉和软锰矿作为复合助烧结剂，实现液相和晶格活化作用，从而获得高密度高强度氧化铝球磨介质。本专利技术的另一目的在于提供上述高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质的制备方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供的一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，其原料组成为：煅烧α
‑
Al2O360～80wt％、铁精粉15～25wt％、软锰矿5～15wt％。
[0007]进一步地，本专利技术所述的高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，以氧化物计量，其化学组成为Al2O360～80％、SiO22～4％、Fe2O39.4～16.3％、MnO23.2～9.5％、TiO22.5～3.5％、其他氧化物2.9～6.7％。
[0008]本专利技术的另一目的通过以下技术方案予以实现：
[0009]本专利技术提供的上述高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将所述原料各组成进行混料处理获得浆料颗粒度为过200目筛筛余＜0.1％的物料，经喷雾造粒后，得到混合粉体；
[0011](2)向旋转滚球机中先加入预制的球坯晶种，然后边旋转喷水雾边添加所述混合粉体，混合粉体不断粘附于球坯晶种表面逐渐长大，得到直径为10～70mm的球坯；
[0012](3)所述球坯干燥后，在1200～1350℃温度下煅烧，保温3～5小时，经过修坯后即得到直径为8～60mm的中铝/中高铝氧化铝球磨介质。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：
[0014](1)铁精粉和软锰矿中除含有Fe2O3和MnO2主要物质外，还含有Al2O3、SiO2、TiO2、MgO、CaO等杂质。其中，Al2O3‑
SiO2‑
MgO
‑
CaO体系可以形成液相，能够加速物质的传递，而Al2O3‑
Fe2O3‑
MnO2‑
TiO2体系则有助于活化煅烧α
‑
Al2O3的晶格，有助于Al2O3的物质迁移。两种体系相互融合后，Al2O3‑
SiO2‑
MgO
‑
CaO体系形成的液相则进一步加强了活化后煅烧α
‑
Al2O3的物质迁移速率，从而可以在较低的煅烧温度下获得较高的迁移速率，而得到高致密度的氧化铝球。
[0015](2)铁精粉的密度约为4.8g/cm3，软锰矿的密度约为4.7～5.0g/cm3，均大于Al2O3的密度(3.98g/cm3)，因此，以此为烧结助剂，可以使得中铝/中高铝氧化铝球的密度在3.8～4.1g/cm3，远高于常规的中铝/中高铝氧化铝球的密度(3.2～3.5g/cm3)，这有助于提高氧化铝球的破碎效率。
[0016](3)由于铁精粉和软锰矿所组成的复合助烧结剂，既有液相，也有晶格活化作用，因此，所得的中铝/中高铝氧化铝球能有效避免单一助烧结剂的缺点，在获得高密度的同时，也能够控制烧结微结构，减少微孔的存在，获得较高的硬度(莫氏硬度大于8)和较高的强度(抗弯强度大于250MPa)。
[0017](4)以铁精粉和软锰矿作为烧结助剂来源，降低了氧化铝的烧结温度，可以降低至1200～1350℃，保温3～5小时，有效降低了产品能耗。
[0018](5)可以采用常规的氧化铝球制备方法来制备本专利技术的氧化铝球，无需更改现有设备即可生产，具有较好的推广性。
[0019]下面将结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
具体实施方式
[0020]实施例一：
[0021]1、一种高密度高强度中铝氧化铝球磨介质，其原料组成为：煅烧α
‑
Al2O370wt％、铁精粉20wt％、软锰矿10wt％。
[0022]2、本实施例高密度高强度中铝氧化铝球磨介质的制备方法，其步骤如下：
[0023](1)将所述原料各组成进行混料处理获得浆料颗粒度为过200目筛筛余＜0.1％的物料，经喷雾造粒后，得到混合粉体；
[0024](2)向旋转滚球机中先加入预制的球坯晶种，然后边旋转喷水雾边添加上述混合粉体，混合粉体不断粘附于球坯晶种表面逐渐长大，得到直径为17mm的球坯；
[0025](3)上述球坯在85℃烘房内干燥后，在窑炉中于1300℃温度下煅烧，保温4小时，经过修坯后即得到直径为15mm的中铝氧化铝球磨介质。
[0026]本实施例制得的中铝氧化铝球磨介质，其抗弯强度为300MPa、密度为3.99g/cm3、
莫氏硬度为8.5。
[0027]实施例二：
[0028]1、一种高密度高强度中高铝氧化铝球磨介质，其原料组成为：煅烧α
‑
Al2O380wt％、铁精粉15wt％、软锰矿5wt％。
[0029]2、本实施例高密度高强度中高铝氧化铝球磨介质的制备方法，其步骤如下：
[0030](1)将所述原料各组成进行混料处理获得浆料颗粒度为过200目筛筛余＜0.1％的物料，经喷雾造粒后，得到混合粉体；
[0031](2)向旋转滚球机中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，其特征在于原料组成为：煅烧α
‑
Al2O360～80wt％、铁精粉15～25wt％、软锰矿5～15wt％。2.根据权利要求1所述的高密度高强度中铝/中高铝氧化铝球磨介质，其特征在于：以氧化物计量，化学组成为Al2O360～80％、SiO22～4％、Fe2O39.4～16.3％、MnO23.2～9.5％、TiO22.5～3.5％、其他氧化物2.9～6.7％。3.权利要求1或2所述高密度高强度中铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠祥，郑萍，
申请(专利权)人：景德镇百特威尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：