專利名稱：一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化鋁惰性瓷球，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、抗氧化、耐磨損、耐化學(xué)腐蝕、抗熱震性好及極低的化學(xué)活性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工及其它有關(guān)工業(yè)的反應(yīng)器中，充當(dāng)支撐、覆蓋催化劑的墊層材料和塔填料等。作為催化劑載體時(shí)，其主要作用是增加氣體或液體分布點(diǎn)，提高催化效率，并有效地保護(hù)了催化劑不被油品中的雜質(zhì)污染導(dǎo)致催化劑結(jié)焦、中毒，延長了催化劑的使用壽命；作為塔填料時(shí)，可提高塔的處理效率、減少壓降、增大流量，對確保工藝操作正常、安全及節(jié)能降耗等方面具有重要作用。氧化鋁惰性瓷球標(biāo)準(zhǔn)對瓷球表面質(zhì)量如裂紋、起泡等有嚴(yán)格要求(參見化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3683.1-2000《工業(yè)瓷球-惰性瓷球》)。氧化鋁惰性瓷球以工業(yè)氧化鋁為主要原料，加入粘結(jié)劑和燒結(jié)助劑經(jīng)配料、滾制成型和高溫?zé)芍瞥?參見中國專利CN1101333)。惰性瓷球配料采用濕法研磨和干法研磨兩種配料工藝。采用濕法工藝球磨時(shí)，原料顆粒細(xì)，雖解決了惰性瓷球的球形度均勻的問題，但在燒制過程中，球坯表面首先燒結(jié)形成致密表面層，阻礙內(nèi)部水分的蒸發(fā)、排出，從而導(dǎo)致成品球起泡。采用干法球磨工藝時(shí)，粉料顆粒較粗，且均勻性差，為通過滾制獲得致密球坯，常需較長滾制時(shí)間，由于球坯間相互長時(shí)間碰撞，導(dǎo)致半成品球形度不夠；此外，由于料粉的粒度分布較寬，在煅燒過程中坯體收縮不一致，導(dǎo)致成品球表面開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種提高惰性瓷球的外觀質(zhì)量的方法。該方法的創(chuàng)新之處在于在將傳統(tǒng)的球坯滾制過程分成兩個(gè)階段。其中，第一階段采用傳統(tǒng)干法或濕法研磨所得配料將球坯滾制比目標(biāo)尺寸小I 3_ ;第二階段則采用干磨和濕磨復(fù)配的粉料，在第一階段形成的球坯基礎(chǔ)上，通過滾制形成新的表面包覆層。特別指出的是，復(fù)配粉料是以干磨或濕磨粉料為基礎(chǔ)調(diào)制而成，這樣可實(shí)現(xiàn)第二滾制階段形成的包覆層與第一階段滾制球坯間的良好結(jié)合；復(fù)配粉料中還引入一定比例輔料，并在輔料中添加活性低的煅燒氧化鋁粉，以減少由于工業(yè)氧化鋁燒成過程中相變導(dǎo)致體積變化而影響瓷球的外觀質(zhì)量。實(shí)踐證明，該法可解決濕法球磨工藝生產(chǎn)惰性瓷球時(shí)球體分層及煅燒后表面起泡現(xiàn)象；解決干法球磨工藝惰性瓷球時(shí)制品球形度不夠，煅燒后易產(chǎn)生裂紋問題。此外，檢測顯示，在改善惰性瓷球外觀質(zhì)量的同時(shí)，制品的整體物理性能也得到改善。本發(fā)明提供的提高惰性瓷球的外觀質(zhì)量的方法，分別針對不同的球磨配料工藝而采取不同的技術(shù)方案。一、針對濕法球磨配料工藝的技術(shù)方案:( I)制備濕法球磨主料主料(重量份):工業(yè)氧 化鋁粉60 95份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑(重量份):碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；按濕法球磨工藝球磨得到濕法球磨主料；所述部分濕法球磨主料用于配制復(fù)配粉料，其余的濕法球磨主料用于滾制成半成品球坯；(2)制備復(fù)配粉料輔料(重量份):工業(yè)氧化鋁粉40 75份、煅燒氧化鋁粉20份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑(重量份):碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；將輔料和復(fù)合燒結(jié)助劑放入連續(xù)式球磨機(jī)中干磨，然后過325目篩，并電磁除鐵，得到干法球磨輔料；取干法球磨輔料和步驟(I)的部分濕法球磨主料按質(zhì)量比3: 6.5-7.5 (優(yōu)選質(zhì)量比為3:7)混合，在打散機(jī)中打散得到復(fù)配粉料；(3)滾制成球?qū)⑵溆酀穹ㄇ蚰ブ髁辖?jīng)成球機(jī)滾制半成品球坯至其尺寸較目標(biāo)尺寸小I 3_時(shí)停止?jié)L制，然后再加入復(fù)配粉料后滾至規(guī)定的球坯尺寸；通過滾制形成新的表面包覆層；(4)燒成將所得到半成品球坯在60 150°C溫度下干燥46 50h后，在隧道窯中以8 250C /min的加熱速度自室溫升溫至1350 1440°C燒成，保溫2 4h，再以25 45°C /min的冷卻速度降溫，得到惰性瓷球。所述的惰性瓷球 的生產(chǎn)工藝參照現(xiàn)階段成熟的惰性瓷球生產(chǎn)工藝。具體見工藝流程圖1。本發(fā)明步驟(I) (2)的原料均可在市場上采購得到。所述的復(fù)配粉料是以原濕法球磨配方為基礎(chǔ)，可確保球坯表面包覆層與內(nèi)部界面處不分層；同時(shí)在其中引入干磨輔料，延緩表面燒結(jié)速率，增加表面孔隙率，促使氣體與水分的順暢排出，解決濕磨工藝中易出現(xiàn)的制品煅燒起泡問題。本發(fā)明步驟(2)的干磨利用玻璃球石作為研磨介質(zhì)，按質(zhì)量比料:球=1:2 4，球磨工藝參數(shù)為球磨機(jī)筒體長7.48m,筒體直徑1.5m,每小時(shí)出料2-3噸。二、針對干法球磨工藝的技術(shù)方案:(I)制備干法球磨主料主料(重量份):工業(yè)氧化鋁粉60 95份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑(重量份):碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；按干法球磨工藝球磨得到干法球磨主料；所述部分干法球磨主料用于配制復(fù)配粉料，其余的干法球磨主料用于滾制成半成品球坯；(2)制備復(fù)配粉料輔料(重量份):工業(yè)氧化鋁粉50 85份、煅燒氧化鋁粉10份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑(重量份):碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；將輔料和復(fù)合燒結(jié)助劑放入球磨機(jī)中濕磨，然后過325目篩，并電磁除鐵，得到濕法球磨輔料；將濕法球磨輔料與步驟(I)的部分干法球磨主料按質(zhì)量比5: 4.5-5.5 (優(yōu)選質(zhì)量比為5:5)混合在打散機(jī)中打散得到復(fù)配粉料；(3)滾制成球?qū)⑵溆喔煞ㄇ蚰ブ髁辖?jīng)成球機(jī)滾制半成品球坯至其尺寸較目標(biāo)尺寸小I 3_時(shí)停止，再加入復(fù)配粉料后滾至規(guī)定的半成品尺寸；通過滾制形成新的表面包覆層；
(4)燒成將得到的半成品球坯在60 150°C溫度下干燥46 50h后，在隧道窯中以8 250C /min的加熱速度自室溫升溫至1350 1440°C燒成，保溫2 4h，再以25 45°C /min的冷卻速度降溫，得到惰性瓷球。所述的惰性瓷球的生產(chǎn)工藝參照現(xiàn)階段成熟的惰性瓷球生產(chǎn)工藝。具體見工藝流程圖2。本發(fā)明步驟(I) (2)的原料均可在市場上采購得到。所述的復(fù)配粉料是以原干法球磨配方為基礎(chǔ)，可確保球坯表面包覆層與內(nèi)部界面處不分層；同時(shí)在其中引入細(xì)磨輔料，提高表面顆粒均勻性，提高表面球形度，減少燒成收縮差異，解決干磨工藝中易出現(xiàn)的制品表面裂紋問題。本發(fā)明步驟(2)的濕磨利用玻璃球石作為研磨介質(zhì)，球磨工藝參數(shù)為球磨機(jī)筒體長4.0m，筒體直徑3.0m，按質(zhì)量比料:球:水=1:2.5:0.5，球磨12h，每次裝15噸料。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下顯著的特點(diǎn):(I)本發(fā)明的技術(shù)可解決濕法球磨工藝生產(chǎn)惰性瓷球表面起泡問題；可解決干法球磨工藝生產(chǎn)惰性瓷球表面裂紋問題。惰性瓷球批量化生產(chǎn)廢品率降低、產(chǎn)品外觀質(zhì)量提聞。(2)本發(fā)明采用的表面復(fù)配粉料是在原惰性瓷球生產(chǎn)主料的基礎(chǔ)上調(diào)制而成，在改變球坯燒成特性的同時(shí)，很好地解決表面包覆層與內(nèi)部的界面結(jié)合問題。復(fù)配粉料中還引入一定比例輔料，并在輔料中添加活性低的煅燒氧化鋁粉，以減少由于工業(yè)氧化鋁燒成過程中相變導(dǎo)致體積變化而影響瓷球的外觀質(zhì)量。(3)本發(fā)明 采用成熟工藝流程及設(shè)備，無需對現(xiàn)有生產(chǎn)線做大的調(diào)整。


圖1為針對濕法球磨配料工藝的工藝流程；圖2為針對干法球磨配料工藝的工藝流程。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例對本發(fā)明僅作進(jìn)一步說明，但不僅限于此。本發(fā)明實(shí)施例中所使用的工業(yè)氧化鋁，氧化鋁含量為> 90wt%，煅燒氧化鋁，氧化鋁含量> 99wt%;鋰輝石的含鋰量為
3.8wt%。其他原料的性能指標(biāo)見表I。表I其他原料的化學(xué)組成及重量份
權(quán)利要求
1.一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是， (1)制備濕法球磨主料 主料的組分及其重量份為:工業(yè)氧化鋁粉60 95份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑的組分及其重量份為:碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；按濕法球磨工藝球磨得到濕法球磨主料； (2)制備復(fù)配粉料 輔料的組分及其重量份為:工業(yè)氧化鋁粉40 75份、煅燒氧化鋁粉20份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑的組分及其重量份為:碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石.0.2 2.5份；將輔料和復(fù)合燒結(jié)助劑放入連續(xù)式球磨機(jī)中干磨，然后過325目篩，并電磁除鐵，得到干法球磨輔料；取干法球磨輔料和步驟(I)的部分濕法球磨主料按質(zhì)量比3:.6.5-7.5混合，在打散機(jī)中打散得到復(fù)配粉料； (3)滾制成球 將其余濕法球磨主料經(jīng)成球機(jī)滾制半成品球坯至其尺寸較目標(biāo)尺寸小I 3_時(shí)停止?jié)L制，然后再加入復(fù)配粉料后滾至規(guī)定的球坯尺寸； (4)燒成 將所得到半成品球坯在60 150°C溫度下干燥46 50h后，在隧道窯中以8 25°C /min的加熱速度自室溫升溫至1350 1440°C燒成，保溫2 4h，再以25 45°C /min的冷卻速度降溫，得到惰性瓷球。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的干磨利用玻璃球石作為研磨介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的干磨球磨工藝參數(shù)為:球磨機(jī)筒體長7.48m,筒體直徑1.5m,按質(zhì)量比料:球=1:2 4。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的復(fù)配粉料中，干法球磨輔料和濕法球磨主料的質(zhì)量比為3: 7。
5.一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是， (1)制備干法球磨主料 主料的組分及其重量份為:工業(yè)氧化鋁粉60 95份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑的組分及其重量份為:碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石0.2 2.5份；按干法球磨工藝球磨得到干法球磨主料； (2)制備復(fù)配粉料 輔料的組分及其重量份為:工業(yè)氧化鋁粉50 85份、煅燒氧化鋁粉10份、高嶺土 5 35份；復(fù)合燒結(jié)助劑的組分及其重量份為:碳酸鈣0.5 2份、滑石0.2 2.5份、鋰輝石.0.2 2.5份；將輔料和復(fù)合燒結(jié)助劑放入球磨機(jī)中濕磨，然后過325目篩，并電磁除鐵，得到濕法球磨輔料；將濕法球磨輔料與步驟(I)的部分干法球磨主料按質(zhì)量比5: 4.5-5.5混合在打散機(jī)中打散得到復(fù)配粉料； (3)滾制成球 將其余干法球磨主料經(jīng)成球機(jī)滾制半成品球坯至其尺寸較目標(biāo)尺寸小I 3mm時(shí)停止，再加入復(fù)配粉料后滾至規(guī)定的半成品尺寸； (4)燒成將得到的半成品球坯在60 150°C溫度下干燥46 50h后，在隧道窯中以8 25°C /min的加熱速度自室溫升溫至1350 1440°C燒成，保溫2 4h，再以25 45°C /min的冷卻速度降溫，得到惰性瓷球。
6.如權(quán)利要求5所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的濕磨利用玻璃球石作為研磨介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的濕磨球磨工藝參數(shù)為:球磨機(jī)筒體長4.0m，筒體直徑3.0m，按質(zhì)量比，料:球:水=1:2.5:0.5o
8.如權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，其特征是，所述步驟(2)的復(fù)配粉料中 ，濕法球磨輔料與干法球磨主料的質(zhì)量比為5: 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高惰性瓷球外觀質(zhì)量的方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將傳統(tǒng)的球坯滾制過程分成兩個(gè)階段。其中，第一階段采用干法或濕法研磨所得配料將球坯滾制比目標(biāo)尺寸小1～3mm；第二階段則采用干磨和濕磨復(fù)配的粉料，在第一階段形成的球坯基礎(chǔ)上，是以干磨或濕磨粉料為基礎(chǔ)加入輔料調(diào)制而成復(fù)配粉料再通過滾制形成新的表面包覆層。實(shí)踐證明，該法可解決濕法球磨工藝生產(chǎn)惰性瓷球時(shí)球體分層及煅燒后表面起泡現(xiàn)象；解決干法球磨工藝惰性瓷球時(shí)制品球形度不夠，煅燒后易產(chǎn)生裂紋問題。此外，檢測顯示，在改善惰性瓷球外觀質(zhì)量的同時(shí)，制品的整體物理性能也得到改善。
文檔編號C04B35/622GK103242035SQ20131017837
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者趙友誼, 王 琦 申請人:金剛新材料股份有限公司