一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷磨介技术领域，公开了一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法，高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，包括以下重量份的各组分：低品位尾矿锆英砂60

【技术实现步骤摘要】
一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷磨介
，特别是涉及一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法。

技术介绍

[0002]超细粉碎砂磨机广泛用于新能源电池材料、油漆、涂料等领域，通过磨介的互相撞击、挤压等各种复杂的运动，将物料粉碎；磨介，又称之为研磨介质，是粉碎物料的关键。目前，研磨介质种类大致有钢珠、玻璃珠、普通陶珠、氧化铝珠、硅酸锆珠、氧化锆珠等，性能各异、价格不等。钢珠由于其耐腐蚀、耐磨性比较差，应用较少；玻璃珠强度低、磨耗大易污染物料；普通陶瓷磨介(主晶相为含铝硅酸盐及玻璃相)，产品晶粒粗大，性能较差，只能用于低端领域；氧化铝质陶瓷研磨介质(主晶相为α氧化铝)，主要应用于硬质矿物物料的研磨，但氧化铝材料断裂韧性低，耐磨性较差，不适宜高速砂磨机；氧化锆的比重大性能好，属于高端研磨材料，但价格非常高，是硅酸锆珠的3
‑
4倍，而且由于相变老化的原因限制了部分中高温工况使用。
[0003]硅酸锆珠由均匀致密的硅酸锆晶粒组成，晶界通常有低熔点的SiO2玻璃相，其氧化锆的含量通常为45～65wt％，力学性能较好，是一种优秀的研磨介质材料。适合较高粘度、中高温、中等硬度的物料，如钛白粉、碳酸钙、高岭土、油漆等的分散研磨。现硅酸锆珠的生产工艺基本上为高温熔融法和烧结法两种，熔融法的硅酸锆珠在高温熔融状态下成型，缺点是能耗高，不利于环保；并且珠子尺寸很难做大，一般在2mm以下，容易形成空洞和尾巴珠，在设备中高速搅拌下会形成碎珠，对生产造成致命影响。目前，国内大部分厂家都采用烧结法；国外如耐诺硅酸锆珠NanorZr
‑
64也是采用电解液中滴定成型后高温烧结的工艺。
[0004]目前市场上的硅酸锆研磨珠品种繁多、比较混乱，部分产品性价比低；有些性能达不到使用要求，密度都在3.8
‑
4.0g/cm3，磨耗偏大，抗压强度较低。国内硅酸锆珠生产主要原料均为ZrO2含量在66wt％以上的优质锆英砂，大部分产自澳洲，如申请号为CN201610527894.9的专利技术专利《一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法》，提及使用优质澳砂为原料，成本较高。很少有提及使用选矿ZrO2含量低于60wt％的低品位矿砂用于硅酸锆珠生产。
[0005]申请号为CN99118965.5的专利技术专利《硅锆球制造技术》，公开了将熔融锆英石以及助溶剂混合熔融微球制备方法，该方法的缺点是硅酸锆球尺寸小，粒径均匀性差。
[0006]申请号为CN201010122895.8的专利技术专利《一种硅酸锆球珠的制备方法》公布了采用等静压成型，高温烧结工艺生产硅酸锆球的方法，该方法缺点是等静压产能低、成本高，而且生产3mm以下的珠子几乎不可能，而随着粉碎超细化需求越来越广，国内市场对1mm以下微珠的需求将会是今后的主导方向。
[0007]公开号为CN103664152B的专利技术专利《耐磨硅酸锆介质球及其制备方法》，是先喷雾造粒制备种球再利用滚动烧结的方法制备出硅酸锆介质球。该专利中记载了“能够用于粒径为0.5
‑
10.0mm的耐磨硅酸锆介质球的生产”，指明了该制备方法生产的最终产品的粒径
范围，因为使用造粒种球内核不能致密化，使得该方法无法制得粒径小于0.5mm的硅酸锆介质球，而且0.5mm以上的珠子也会出现较大包芯导致珠子强度低。
[0008]现有技术中，关于氧化锆基复合陶瓷磨削料等废氧化锆的回收方式主要有碱融酸化、电熔提纯、粉碎酸洗煅烧再烧结等工艺提取其中的含锆和含钇化合物。电熔提纯工艺回收氧化锆，不仅成本高，而且回收效率低。公开号为CN108059186A的专利技术专利《以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法》、公开号为CN105036739A的专利技术专利《用钇稳定氧化锆固体废料制备锆钇和锆铝复合粉体的方法》，使用酸碱工艺回收，不仅工艺复杂、成本高，还会造成新的环境污染问题。公开号为CN102531588A的专利技术专利《回收氧化锆陶瓷磨削加工废料制备氧化锆陶瓷的方法》，公布了采用酸洗除杂、煅烧、粉碎、成型、烧结的工艺来回收氧化锆陶瓷磨削加工废料，缺点是废酸废渣非常难于处理，造成环境二次污染，同时生产的氧化锆陶瓷由于烧结性能差，杂质含量高应用非常局限。
[0009]综上：硅酸锆陶瓷磨介(硅酸锆珠)作为一种性价比优良的磨介广泛应用于油漆、涂料、钛白粉等行业，现国内外使用量超过10000吨/年，是一种优秀的研磨介质。但是存在以下待提升的地方：
[0010]①
硅酸锆陶瓷材料相比较氧化锆陶瓷材料以及锆铝复合陶瓷材料整体强度偏低，由于砂磨机转速相当高，线速度达到20多米/秒，冲击力非常大，对研磨珠的强度要求很高为了保证产品高强度和低磨耗；因此目前市售产品绝大部分使用ZrO2含量在66wt％以上的澳州砂，杂质含量低，但是制作硅酸锆珠成本比较高，而且今后还会面临矿源枯竭的问题。
[0011]②
今后随着锆英砂矿源枯竭，如何高效环保回收使用复合锆陶瓷废料、其他废锆源等，逐步成为大家需要面临的问题。
[0012]③
滚制成型法在制备尺寸为0.2mm
‑
20mm的陶瓷磨介中已被广泛的应用。该技术具有设备和生产工艺简单、生产效率高的优势，是一种适合于规模生产的工艺。在滚制成型过程中，通过喷水
‑
滚动
‑
加入粉料
‑
滚动周而复始循环，球坯在配方水的润湿作用下通过相互滚动、挤压，粉料一层一层粘附于坯核逐渐长大成目标球坯。这种球坯间歇性与干粉结合的模式对于粉体层间结合力，有着极大要求，往往存在着球坯致密度差、分层、裂纹等缺陷，而且随着球坯的尺寸长大(≥3mm)，分层越来越严重，这也是造成陶瓷磨介强度低、磨耗大的主要原因之一，极大限制了材料性能发挥。业内、往往在滚动成型配方水中简单添加PVA(聚乙烯醇)、CMC(羧甲基纤维素钠)等胶黏剂以提高其成型性能，但是由于生产工艺中结合时间很短，有机成分很难充分与粉体表面润湿达到层间牢固结合，有时还会因为粘结剂的润湿不充分(润湿速度低于纯水)而加速分层，因此效果不理想。
[0013]④
低品位尾矿锆英砂原矿带进各种杂质以及游离石英导致烧结玻璃相会对材料强度和韧性有较大影响，从而影响耐磨性；传统硅酸锆磨介烧结工艺很少有注意到对烧结玻璃相强韧化处理的研究。
[0014]因此，亟需一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的就在于克服上述不足，提供一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介及其制备方法。
[0016]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0017]一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，包括以下重量份的各组分：低品位尾矿锆英砂60
‑
80份、处理过的锆铝复合陶瓷废磨削料粉体15
‑
30份、铝矾土0
‑
10份、白云石2
‑
8份、碳酸钡1
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：包括以下重量份的各组分：低品位尾矿锆英砂60
‑
80份、处理过的锆铝复合陶瓷废磨削料粉体15
‑
30份、铝矾土0
‑
10份、白云石2
‑
8份、碳酸钡1
‑
3份、氧化钇2
‑
5份、钠蒙脱石2
‑
5份、分散剂1
‑
2份。2.根据权利要求1所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：所述低品位尾矿锆英砂中ZrO2的含量为57
‑
60wt％。3.根据权利要求1所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：所述处理过的锆铝复合陶瓷废磨削料粉体包括以下成分：ZrO2：65
‑
75wt％、刚玉相Al2O3：23
‑
31wt％、SiO2：0.5
‑
1.5wt％、Fe和有机杂质：0
‑
4wt％。4.根据权利要求1所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：所述分散剂为罗门哈斯9300。5.根据权利要求1所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：包括以下重量份的各组分：低品位尾矿锆英砂62
‑
78份、处理过的锆铝复合陶瓷废磨削料粉体18
‑
28份、铝矾土2
‑
8份、白云石3
‑
7份、碳酸钡1
‑
2份、氧化钇2
‑
5份、钠蒙脱石2
‑
5份、分散剂1
‑
2份。6.根据权利要求1所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介，其特征在于：包括以下重量份的各组分：低品位尾矿锆英砂65
‑
75份、处理过的锆铝复合陶瓷废磨削料粉体20
‑
25份、铝矾土3
‑
7份、白云石4
‑
6份、碳酸钡1
‑
2份、氧化钇2
‑
5份、钠蒙脱石2
‑
5份、分散剂1
‑
2份。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的一种高强度硅酸锆复合陶瓷磨介的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1制粉：S1.1，将锆铝复合陶瓷磨削废料加水打浆、过...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘学贤，张宝宝，杨爱芹，任忠良，宋秀梅，彭怀纬，
申请(专利权)人：焦作市维纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：