本發(fā)明涉及耐磨球技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐磨氧化鋁陶瓷球及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年以來，國家相關(guān)部門一直在提倡“節(jié)能降耗”，力爭降低企業(yè)的運營成本，減少各生產(chǎn)企業(yè)對資源的浪費。作為我國經(jīng)濟發(fā)展重要組成部分的水泥企業(yè)，也逐漸進入“節(jié)能降耗”的行列。在水泥生產(chǎn)過程中，“兩磨”過程中的能源消耗占整個水泥生產(chǎn)過程中的絕大比例，因此在國家“節(jié)能降耗”的相關(guān)政策之下，如何提高粉磨效率、降低粉磨電耗、提高球磨機時產(chǎn)量一直都是我國水泥技術(shù)工作者研究的課題。而另一方面，由于水泥磨技術(shù)對水泥性能有著重要的影響，綜合考慮能耗與水泥性能之間的關(guān)系，促進粉磨技術(shù)理性發(fā)展也越來越受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

如何降低“兩磨”能耗的關(guān)鍵在提升球磨機的效率，降低球磨機中鋼球的磨損率。在目前“兩磨”過程中，對鋼球的磨損率非常大，鋼球需要頻繁的更換和補加，不僅增加了水泥企業(yè)的運營成本，而且降低了水泥企業(yè)的工作效率。氧化鋁陶瓷球由于具有合適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價格低的特點，因此被認為是替換鋼球的最佳選擇，但是在數(shù)十年的發(fā)展過程中，人們對氧化鋁陶瓷球仍不是很了解，現(xiàn)有的氧化鋁陶瓷球抗沖擊性和耐磨性能不是很理想，在使用的過程中，存在破損率高，穩(wěn)定性欠佳的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高耐磨氧化鋁陶瓷球及其制備方法，所述制備方法過程簡單，條件溫和，得到的氧化鋁陶瓷球抗沖擊性能優(yōu)異，耐磨性好，能滿足水泥粉磨系統(tǒng)的使用要求。

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦5-12份、鉻粉0.2-0.8份、電熔氧化鋯粉5-15份、硅灰石1-5份、活性白土2-10份、高嶺土3-12份、碳酸鈣0.5-1.5份、碳酸鋰0.2-1.5份、氧化鑭0.1-0.5份、氧化釔0.1-0.5份、氧化銪0.1-0.5份、七氧化四鋱0.2-1份、氧化鈥0.3-0.8份、氧化銅0.1-0.5份。

優(yōu)選地，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦7-10份、鉻粉0.5-0.8份、電熔氧化鋯粉8.8-10份、硅灰石2-3.8份、活性白土5.6-7份、高嶺土6.2-8份、碳酸鈣0.7-1.1份、碳酸鋰0.5-1.2份、氧化鑭0.3-0.38份、氧化釔0.35-0.4份、氧化銪0.2-0.35份、七氧化四鋱0.45-0.7份、氧化鈥0.5-0.6份、氧化銅0.2-0.4份。

優(yōu)選地，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦8.5份、鉻粉0.6份、電熔氧化鋯粉9份、硅灰石3.2份、活性白土6.3份、高嶺土7份、碳酸鈣1份、碳酸鋰1.1份、氧化鑭0.31份、氧化釔0.37份、氧化銪0.3份、七氧化四鋱0.5份、氧化鈥0.55份、氧化銅0.31份。

優(yōu)選地，其原料中，所述電熔氧化鋯粉為單斜型的電熔氧化鋯粉，且其中氧化鋯和氧化鉿的含量之和≥99.6wt％。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨20-25h得到泥漿，將泥漿脫水，并烘至含水量為1.5-2.5wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1200-1400℃下進行煅燒30-50min得到粉料；

S3、將粉料放入球磨機中進行研磨，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料；

S4、將粒料成型后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1250-1400℃，燒結(jié)的時間為3-5h。

優(yōu)選地，在S1中，所述泥漿的固含量為55-65wt％。

優(yōu)選地，在S3中，將粉料放入球磨機中進行研磨時，還包括加入無水乙醇和聚乙烯醇，其中，無水乙醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1-3％，聚乙烯醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1-2％。

優(yōu)選地，在S3中，將粉料放入球磨機中進行研磨時，研磨至各物料的平均粒徑為2-3.5μm。

優(yōu)選地，在S4中，將粒料放入冷等靜壓機中進行成型，其中成型的壓力為80-95MPa，保壓的時間為15-25min。

本發(fā)明所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的原料中，以高鋁礬土為基體材料，并加入了碳氮化鈦、鉻粉、電熔氧化鋯粉、硅灰石、活性白土、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鋰、氧化鑭、氧化釔、氧化銪、七氧化四鋱、氧化鈥、氧化銅與其配合，通過調(diào)節(jié)各原料的含量，并控制制備的工藝參數(shù)，得到的氧化鋁陶瓷球大小均勻，體積密度大，強度高，抗沖擊性能好，耐磨性能優(yōu)異，在使用的過程中，磨耗??；具體地，在體系中加入了碳氮化鈦，從而在氧化鋁主晶相的粒子周圍形成了均勻且細小的TiC_0.5N_0.5，從而降低了體系的界面能，使復(fù)合晶粒間結(jié)合緊密，強化了晶界，提高陶瓷球的強度和抗沖擊性能；電熔氧化鋯粉加入體系中，與基體形成了Al₂O₃/ZrO₂復(fù)相陶瓷，在氧化釔的作用下，ZrO₂陶瓷與基體Al₂O₃陶瓷之間存在熱膨脹差，微波燒結(jié)后在冷卻過程中，分散到Al₂O₃基體中的ZrO₂顆粒因溫度變化發(fā)生相變而受到基體的約束，ZrO₂受到張應(yīng)力從而對Al₂O₃基體產(chǎn)生壓應(yīng)力作用，抑制其晶粒長大，形成均勻致密的微結(jié)構(gòu)，使陶瓷球的彎曲強度、斷裂韌性和抗沖擊性能均有所增加；加入了七氧化四鋱，一方面，其在體系中形成的Tb₃Al₅O₁₂晶體能進行分解，從而位于氧化鋁晶界間，提高了體系的致密度，另一方面，Tb³⁺和Tb⁴⁺間能相互轉(zhuǎn)變，與氧化鑭形成的LaAl₁₁O₁₈相互配合后有利于抑制氧化鋁晶粒長大，使氣孔排出充分，顯著提高了陶瓷的致密度，與氧化銪和氧化鈥配合后增強了陶瓷球的耐磨性，同時降低了燒結(jié)的溫度；氧化銅加入體系中，與體系中存在的二氧化鈦配合后得到了TiO₂-CuO復(fù)合相，從而促進了陶瓷燒結(jié)的致密性，降低了陶瓷球的孔隙率，增強了陶瓷球的抗折強度和抗沖擊性能。

具體實施方式

下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

實施例1

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦12份、鉻粉0.2份、電熔氧化鋯粉15份、硅灰石1份、活性白土10份、高嶺土3份、碳酸鈣1.5份、碳酸鋰0.2份、氧化鑭0.5份、氧化釔0.1份、氧化銪0.5份、七氧化四鋱0.2份、氧化鈥0.8份、氧化銅0.1份。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨25h得到泥漿，將泥漿脫水，并烘至含水量為1.5wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1400℃下進行煅燒30min得到粉料；

S3、將粉料放入球磨機中進行研磨，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料；

S4、將粒料成型后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1250℃，燒結(jié)的時間為5h。

實施例2

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦5份、鉻粉0.8份、電熔氧化鋯粉5份、硅灰石5份、活性白土2份、高嶺土12份、碳酸鈣0.5份、碳酸鋰1.5份、氧化鑭0.1份、氧化釔0.5份、氧化銪0.1份、七氧化四鋱1份、氧化鈥0.3份、氧化銅0.5份。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨20h得到泥漿，將泥漿脫水，并烘至含水量為2.5wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1200℃下進行煅燒50min得到粉料；

S3、將粉料放入球磨機中進行研磨，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料；

S4、將粒料成型后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1400℃，燒結(jié)的時間為3h。

實施例3

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦7份、鉻粉0.8份、電熔氧化鋯粉8.8份、硅灰石3.8份、活性白土5.6份、高嶺土8份、碳酸鈣0.7份、碳酸鋰1.2份、氧化鑭0.3份、氧化釔0.4份、氧化銪0.2份、七氧化四鋱0.7份、氧化鈥0.5份、氧化銅0.4份。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨22h得到泥漿，其中，泥漿的固含量為65wt％，將泥漿脫水，并烘至含水量為1.8wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1280℃下進行煅燒42min得到粉料；

S3、將粉料、無水乙醇和聚乙烯醇放入球磨機中進行研磨，研磨至各物料的平均粒徑為2μm，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料，其中，無水乙醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的3％，聚乙烯醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1％；

S4、將粒料放入冷等靜壓機中進行成型，其中成型的壓力為80MPa，保壓的時間為25min，然后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1280℃，燒結(jié)的時間為4.3h。

實施例4

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦10份、鉻粉0.5份、電熔氧化鋯粉10份、硅灰石2份、活性白土7份、高嶺土6.2份、碳酸鈣1.1份、碳酸鋰0.5份、氧化鑭0.38份、氧化釔0.35份、氧化銪0.35份、七氧化四鋱0.45份、氧化鈥0.6份、氧化銅0.2份。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨24h得到泥漿，其中，泥漿的固含量為55wt％，將泥漿脫水，并烘至含水量為2.2wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1350℃下進行煅燒35min得到粉料；

S3、將粉料、無水乙醇和聚乙烯醇放入球磨機中進行研磨至各物料的平均粒徑為3.5μm，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料，其中，無水乙醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1％，聚乙烯醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的2％；

S4、將粒料放入冷等靜壓機中進行成型，其中成型的壓力為95MPa，保壓的時間為15min，然后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1320℃，燒結(jié)的時間為3.8h。

實施例5

本發(fā)明提出的一種高耐磨氧化鋁陶瓷球，其原料按重量份包括：高鋁礬土100份、碳氮化鈦8.5份、鉻粉0.6份、電熔氧化鋯粉9份、硅灰石3.2份、活性白土6.3份、高嶺土7份、碳酸鈣1份、碳酸鋰1.1份、氧化鑭0.31份、氧化釔0.37份、氧化銪0.3份、七氧化四鋱0.5份、氧化鈥0.55份、氧化銅0.31份；

其中，所述電熔氧化鋯粉為單斜型的電熔氧化鋯粉，且其中氧化鋯和氧化鉿的含量之和≥99.6wt％。

本發(fā)明還提出的一種所述高耐磨氧化鋁陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

S1、按配比將各原料放入球磨機中，加入水后球磨23.8h得到泥漿，其中，泥漿的固含量為60wt％，將泥漿脫水，并烘至含水量為1.9wt％得到泥餅；

S2、將泥餅在1300℃下進行煅燒40min得到粉料；

S3、將粉料、無水乙醇和聚乙烯醇放入球磨機中進行研磨至各物料的平均粒徑為2.8μm，然后送入噴霧造粒塔中進行造粒得到粒料，其中，無水乙醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1.8％，聚乙烯醇的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的1.6％；

S4、將粒料放入冷等靜壓機中進行成型，其中成型的壓力為90MPa，保壓的時間為20min，然后進行微波燒結(jié)得到所述高耐磨氧化鋁陶瓷球，其中，在微波燒結(jié)過程中，燒結(jié)的溫度為1350℃，燒結(jié)的時間為4.3h。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。