一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球制造技术

本发明专利技术公开了一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球，包括以下质量百分比的原料：铝矾土5~15%，氧化铁20~60%，γ~氧化铝20~65%，氧化硅1~5%，氧化锆1~10%，氧化锌0.5~5%，氧化铬0.1~0.5%，氧化铈0.2~3%，长石1~5%，滑石1~3%，碳酸钙0.5~3%，碳酸钡0.2~2%。本发明专利技术既解决了低成本生产高比重陶瓷研磨球的问题，又解决了大量应用氧化铁导致陶瓷材料耐磨性、强度以及硬度下降的问题，还解决了较低温度下将转氧化铁转化为硬度较高的尖晶石族矿物AB2X4问题。度较高的尖晶石族矿物AB2X4问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球


[0001]本专利技术涉及研磨球领域，尤其涉及一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球及其制备方法。

技术介绍

[0002]非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅、金等金属材料小得多，所制得的陶瓷研磨球密度往往在2.6~6.0之间，这也使得陶瓷研磨球在金属矿的粉碎研磨中的研磨效率较为低下。尽量提高研磨球的密度，是提高研磨球研磨效率的一种有效方法。然而常用于传统陶瓷材料制备的无机非金属材料，其比重最高的无外乎氧化锆及其化合物，但其高昂的价格限制了应用。
[0003]寻找合适的可替代的高比重原料，并应用到陶瓷材料制备中去，拓宽陶瓷原材料种类，任重道远。
[0004]氧化铁是一种比重较高（5.1~5.2g/cm
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）的材料，常用在陶瓷釉料中去，作为发色、助熔以及结晶剂；同时我们常接触到的高含铁量的陶瓷产品有黑陶、紫砂壶、磁性养生壶等；申请公布号为CN 104961335 A的专利技术专利公开了一种养生磁化釉料及养生磁化瓷的烧制方法，它是在釉料中加入了大量的氧化铁，采用特殊的烧结制度，将Fe2O3转化为带有磁性的Fe3O4，在1250~1300℃下制得了带有磁性的釉料以及磁化瓷。然而无论是黑陶、紫砂壶、磁化瓷，其配方特色主要是含铁较高，达到了发色、助烧和磁化等效果，但其耐磨性能还远远达不到作为耐磨陶瓷制品标准。将氧化铁作为一种骨料或者填料，大量应用到耐磨陶瓷材料中去，提升陶瓷体积密度，而又不损失耐磨陶瓷材料该有的强度和耐磨性，这样的高含铁量的高强度、高密度、高耐磨性陶瓷至今尚未见报道。
[0005]申请公布号为CN 106565205 A的专利技术专利公布了一种耐磨陶瓷，其原料按重量份计，包括：氧化铁3～8份、石英3～8份、钙长石4～8份、硫酸钡3～5份、高岭土12～20份、二氧化钛4～6份、石墨烯1～3份、粉煤灰2～4份、矿化剂1～3份。号称制得了耐磨性较好的陶瓷，然则并未揭示氧化铁在该配方中对陶瓷耐磨性的有益效果以及解决氧化铁的存在和作用方式。申请公布号为CN 113529006 A的专利技术专利公布了一种耐磨纳米陶瓷涂层及其制备方法，以纳米氧化铝、纳米氧化锆为原料，加入有机铁盐作为纳米氧化铁源，采用等离子热喷涂技术生成锆复合铁铝尖晶石结构，从而让基体表面具有更优良的体积密度、机械强度及更高的耐磨性、耐侵蚀性，然而该方法需要采用电弧或等离子弧为热源，将原料加热到熔融或半熔融状态，制备温度极高，限制了其应用领域。
[0006]氧化铁的自身硬度较低，耐磨性差，要将其作为一种耐磨原材料大量应用到陶瓷制品中去，必须先解决陶瓷制品的硬度问题，可以将氧化铁与氧化铝转化为铁铝尖晶石，但其合成条件（如电熔法、强还原气氛高温烧结等）也是比较苛刻的，成本也比较高。因此鲜有报道将大量（用量20%以上）氧化铁作为一种高比重骨料或者填料，应用到耐磨陶瓷材料中去以提升陶瓷比重，并且做到不损失耐磨陶瓷材料该有的耐磨性、强度以及硬度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球。
[0008]本专利技术的创新点在于，采用钙、镁、铬、锌、钡与氧化铁、γ~氧化铝、氧化锆搭配方案，将部分硬度较低的氧化铁转化为硬度较高的尖晶石族矿物AB2X4（A代表二价的镁、铁、锌和锰，B代表三价的铝、铁、铬，X代表氧）；通过钾、钙、镁、钡、铝、硅多元玻璃相体系的设计，在相对较低的温度（1100℃~1400℃）实现烧结；通过在1100℃开始将氧化气氛转变为还原气氛烧结并维持至高火保温结束的烧制方法，加速并提高氧化铁转化为硬度较高的尖晶石族矿物AB2X4的转化率；本专利技术的创新点还在于，采用了三段式串联研磨方法，尤其还在于采用了三仓式连续球磨机进行一段粗磨；本专利技术方案既解决了低成本生产高比重陶瓷研磨球的问题，又解决了大量应用氧化铁导致陶瓷材料耐磨性、强度以及硬度下降的问题，还解决了较低温度下将转氧化铁转化为硬度较高的尖晶石族矿物AB2X4问题。
[0009]本专利技术的具体技术方案是：一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球，包括以下质量百分比的原料：铝矾土5~15%，氧化铁20~60%，γ~氧化铝20~65%，氧化硅1~5%，氧化锆1~10%，氧化锌0.5~5%，氧化铬0.1~0.5%，氧化铈0.2~3%，长石1~5%，滑石1~3%，碳酸钙0.5~3%，碳酸钡0.2~2%。
[0010]进一步地，所述铝矾土包括以下质量组份的组成料：Al2O3 70~85%，SiO2 8~20%，Fe2O3 1~5%，TiO2 2~5%，CaO 0.2~1%，MgO 0.05~1%，K2O 0.05~2%，Na2O 0.05~2%。
[0011]一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球的制备方法，包括以下几个步骤：混料：按配方取料，取料后混合均匀得到混合料；研磨：对混合料进行研磨得到研磨料；干燥：对研磨料进行干燥得到干燥料，干燥料含水率为1~3%；成型：将干燥料制作成球坯；烧结：采用氧化气氛转还原气氛的烧结方法烧结。
[0012]进一步地，混料时采用锥形双螺杆混合机进行干法混合。
[0013]进一步地，研磨时采用三段串联研磨方法进行研磨；首先，使用连续式球磨机进行一段粗磨得到粗磨料浆；接着；将粗磨料浆通入立式搅拌磨机进行二段细磨得到细磨料浆；最后，将细磨料浆通入卧式砂磨机超细研磨得到研磨料。
[0014]进一步地，所述粗磨料浆细度D98为20~30μm；细磨料浆细度D98为5~10μm；研磨料细度D98为1.0~2.5μm。
[0015]进一步地，所述连续式球磨机为三仓式连续球磨机，连续球磨机中三个仓装载研磨球的填充量均为40%，三个仓分别为一号仓、二号仓、三号仓，一号仓内研磨球各粒径的重量比为30mm：25mm：20mm=2：5：3，二号仓内研磨球各粒径的重量比为18mm：15mm：12mm=2：6：2，三号仓内研磨球各粒径的重量比为10mm：8mm：6mm=1：7：2，一号仓的料水投入比例为3：4，后续依次经过二号仓、三号仓，从三号仓出料，连续式球磨机的转速为28rpm。
[0016]进一步地，干燥时采用喷雾干燥。
[0017]进一步地，所述烧结方法为：室温~300℃时，0.5℃/min缓慢升温；300~1000℃，5℃/min快速升温；1000℃~最高烧结温度，所述最高烧结温度为1100~1400℃，1℃/min升温；最高烧结温度保温2~5h；从1000℃时将氧化气氛转为还原气氛烧结，并维持至最高烧结温度保温结束；再以10℃/min快速降温至700℃，然后1.5℃/min缓慢降温至500℃,最后以5
℃/min降温至室温，出窑。
[0018]本专利技术的有益效果是：（下面这些好处能把原理进一步讲讲么）1、本专利技术中，经过上述技术方案，将价格相对比较便宜的氧化铁作为一种高比重原材料大量应用到陶瓷制品中去，制得了比重较高、耐磨性较好、强度较好的陶瓷产品，减少了氧化锆、钇稳定锆、氧化铈、硅酸锆等的使用，原料成本下降50%以上。
[0019]2、本专利技术中使用了硬度较高的铝矾土和γ~氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：铝矾土5~15%，氧化铁20~60%，γ~氧化铝20~65%，氧化硅1~5%，氧化锆1~10%，氧化锌0.5~5%，氧化铬0.1~0.5%，氧化铈0.2~3%，长石1~5%，滑石1~3%，碳酸钙0.5~3%，碳酸钡0.2~2%。2.根据权利要求1所述的高铁含量耐磨陶瓷研磨球，其特征在于，所述铝矾土包括以下质量组份的组成料：Al2O
3 70~85%，SiO
2 8~20%，Fe2O
3 1~5%，TiO
2 2~5%，CaO 0.2~1%，MgO 0.05~1%，K2O 0.05~2%，Na2O 0.05~2%。3.一种如权利要求1所述的高铁含量耐磨陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：（1）混料：按配方取料，取料后混合均匀得到混合料；（2）研磨：对混合料进行研磨得到研磨料；（3）干燥：对研磨料进行干燥得到干燥料，干燥料含水率为1~3%；（4）成型：将干燥料制作成球坯；（5）烧结：采用氧化气氛转还原气氛的烧结方法烧结。4.根据权利要求3所述的高铁含量耐磨陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于，混料时采用锥形双螺杆混合机进行干法混合。5.根据权利要求3所述的高铁含量耐磨陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于，研磨时采用三段串联研磨方法进行研磨；首先，使用连续式球磨机进行一段粗磨得到粗磨料浆；接着；将粗磨料浆通入立式搅拌磨机进行二段细磨得到细磨料浆；最后，将细磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗甲业，王俊甫，周雄，王承栋，詹静，郑永琴，
申请(专利权)人：江苏金石研磨有限公司，
类型：发明
国别省市：