一種添加鋁廠污泥的電瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓電瓷領(lǐng)域，具體涉及一種添加鋁廠污泥的電瓷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電瓷是指額定電壓在高于lkV的電瓷產(chǎn)品。主要指用于高壓輸電線路及電站 和各種用電器的絕緣陶瓷，也稱絕緣子，是電力工業(yè)的重要組成部分。高壓電瓷根據(jù)其所含 化學(xué)成分的不同分為硅質(zhì)電瓷和鋁質(zhì)電瓷，鋁質(zhì)電瓷分為鋁質(zhì)瓷和高強度鋁質(zhì)瓷，根據(jù)電 瓷種類的不同應(yīng)用領(lǐng)域也不同，本發(fā)明涉及的電瓷屬于高強度鋁質(zhì)瓷，主要應(yīng)用于超高壓 絕緣子或高機械強度的瓷套。同國外同類企業(yè)相比，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)工藝水平較差，導(dǎo)致產(chǎn)品 質(zhì)量參差不齊。目前，國產(chǎn)的、普瓷的強度在60-80kN/cm 2,高強瓷的強度在100-180kN/cm2， 比國外同型瓷體的強度低15%-25%。因此，電瓷強度不足是制約國產(chǎn)高壓電瓷最突出的問 題。有關(guān)研宄表明，電瓷中莫來石相的含量是決定其機械性能尤其是斷裂強度的關(guān)鍵(硅酸 鹽通報，2010, 29 (6) : 1472-1477)。
[0003] 近年來，國內(nèi)電瓷行業(yè)已紛紛調(diào)整生產(chǎn)工藝，在原料的配方、球磨工藝、成型方法、 燒成制度等方面均投入大量的人力、物力進行技術(shù)改造與升級。其中，通過調(diào)整粉體原料 的化學(xué)組成及工藝參數(shù)，是目前提高瓷體性能的主要途徑。例如中國西電電氣股份有限 公司、撫順高科電氣制造有限公司、葉勝平等專利申請人分別通過添加高嶺土和伊利石粘 土、改性膨潤土、工業(yè)氧化鋁等調(diào)整原料配方提高電瓷性能(詳見ZL 201310719303. 4，ZL 200610134907. 2和ZL 200510134951. 9等)。此外，我國有眾多的鋁廠，單福建省內(nèi)就有閩 發(fā)鋁業(yè)、南平鋁業(yè)、奮安鋁業(yè)等多達六家。鋁廠每年產(chǎn)出的污泥量多而無處消耗，便成為了 二次污染物，是各大企業(yè)需另花資金來解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述國內(nèi)電瓷所存在的劣勢以及鋁廠污泥的處理，本發(fā)明提供了一種添 加鋁廠污泥的電瓷及其制備方法，通過添加適量的鋁廠污泥來參加電瓷中莫來石相的析 晶，從而改善電瓷的斷裂強度，同時實現(xiàn)廢棄物的再利用，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
[0005] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實施的： 一種添加鋁廠污泥的電瓷，原料組成按重量百分數(shù)計：Si02 10~20%、A1203 10~25%、 Fe203 10~20%、Ti02 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K20 5~15%、Na20 3~8% 和鋁廠污泥 2~15% ; 所述的鋁廠污泥的主要組成為a -A100H，含量>98%。
[0006] 優(yōu)選的，原料組成按重量百分數(shù)計：Si02 10~20%、A1203 10~25%、Fe203 10~20%、Ti02 l~3%、CaO 4~10%、Mg0 0~2%、K20 8~15%、Na20 3~8% 和鋁廠污泥 5~10%。
[0007] 制備方法包括以下步驟： (1) 配料；原料分別在90~100°C下烘12h，按配方稱量，復(fù)合配料； (2) 球磨；采用鋯球，球與料的體積比為2:1，過270目篩； (3) 除鐵、榨泥、陳腐、練泥：用電磁線圈和永久磁鐵的除鐵設(shè)備過篩除鐵，加水榨泥后 含水率在22%，陳腐時間為72h，真空度為0. 05~0. 09MPa下練泥； (4) 成型；真空度為0.0 IMPa下進行擠壓成型，成型樣品為直徑2. 3cm、長13. 6cm的柱 狀； (5) 干燥；先陰干12h，再在90~100°C下烘48h ; (6) 窯爐燒結(jié)；升溫速率為 5°C /min，1000°C保溫 30min，1150~1260°C保溫 30min。
[0008] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于： (1) 添加高濃度的Al3+在電瓷中引起濃度起伏，為莫來石相（A14.440 9.72)的析晶提 供熱力學(xué)的驅(qū)動力； (2) a -A100H在600~1050°C煅燒后形成具有高活性的氧化鋁（0 _A1203)(結(jié)構(gòu)化學(xué)， 2003,22 (5)，P607-612)。高活性0-Al2O3與電瓷中的Si02)M反應(yīng)，能夠顯著促進電瓷中 莫來石相的析晶； (3) 窯爐內(nèi)溫度>1100°C時，0 _A1203開始轉(zhuǎn)變?yōu)閍 -A1 203, a -A1203在燒結(jié)過程能夠作 為電瓷中異質(zhì)形核過程的核心，也為莫來石晶相的析出提供大量的形核場所，進一步促進 莫來石相的析晶過程； (4) 本發(fā)明制備原料簡單，易得，工藝穩(wěn)定成熟，達到了實用化和工業(yè)化的條件。
【附圖說明】
[0009] 圖1為添加不同含量鋁廠污泥的電瓷在1230°c燒結(jié)后的斷裂強度對比圖。
[0010] 圖2為分別添加0%和10%鋁廠污泥的電瓷在1230°C燒結(jié)后的XRD圖。
【具體實施方式】
[0011] 一種添加鋁廠污泥的電瓷，原料組成按重量百分數(shù)計：Si02 10~20%、A1203 10~25%、 Fe203 10~20%、Ti02 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K20 5~15%、Na20 3~8% 和鋁廠污泥 2~15% ; 所述的鋁廠污泥的主要組成為a -A100H，含量>98%。
[0012] 制備方法包括以下步驟： (1) 配料；原料分別在90~100°C下烘12h，按配方稱量，復(fù)合配料； (2) 球磨；采用鋯球，球與料的體積比為2:1，過270目篩； (3) 除鐵、榨泥、陳腐、練泥：用電磁線圈和永久磁鐵的除鐵設(shè)備過篩除鐵，加水榨泥后 含水率在22%，陳腐時間為72h，真空度為0. 05~0. 09MPa下練泥； (4) 成型；真空度為0.0 IMPa下進行擠壓成型，成型樣品為直徑2. 3cm、長13. 6cm的柱 狀； (5) 干燥；先陰干12h，再在90~100°C下烘48h ; (6) 窯爐燒結(jié)；升溫速率為 5°C /min，1000°C保溫 30min，1150~1260°C保溫 30min。
[0013] 表1為實施例卜5中的電瓷組分表(質(zhì)量百分數(shù)） S........................................................T........................................X........................................r..........................................--T.............................................................................^........................................Z...............................................................................W..........................................S
【主權(quán)項】
1. 一種添加鋁廠污泥的電瓷，其特征在于：原料組成按重量百分數(shù)計：SiO2 10~20%、 Al2O3 10~25%、Fe203 10~20%、Ti02l~5%、Ca0 2~10%、Mg0 0~3%、K20 5~15%、Na20 3~8% 和鋁廠 污泥2~15% ;所述的鋁廠污泥的主要組成為a-A100H，含量>98%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加鋁廠污泥的電瓷，其特征在于：原料組成按重量百分數(shù) 計：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~3%、CaO4~10%、MgO0~2%、K2O8~15%、 Na2O3~8%和鋁廠污泥5~10%。
3. -種制備如權(quán)利要求1所述的添加鋁廠污泥的電瓷的方法，其特征在于：包括以下 步驟： (1) 配料；原料分別在90~100°C下烘12h，按配方稱量，復(fù)合配料； (2) 球磨；采用鋯球，球與料的體積比為2:1，過270目篩； (3) 除鐵、榨泥、陳腐、練泥：用電磁線圈和永久磁鐵的除鐵設(shè)備過篩除鐵，加水榨泥后 含水率在22%，陳腐時間為72h，真空度為0. 05~0. 09MPa下練泥； (4) 成型；真空度為0.OlMPa下進行擠壓成型； (5) 干燥；先陰干12h，再在90~100°C下烘48h; (6) 窯爐燒結(jié)；升溫速率為 5°C/min，1000°C保溫 30min，1150~1260°C保溫 30min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加鋁廠污泥的電瓷及其制備方法，原料組成按重量百分數(shù)計：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K2O 5~15%、Na2O 3~8%和鋁廠污泥2~15%。本發(fā)明通過添加鋁廠污泥不僅能夠促進電瓷中莫來石相的析晶過程，顯著增強電瓷的斷裂強度；而且實現(xiàn)了廢棄物的再利用，具有重要的經(jīng)濟和社會效益。本發(fā)明制備原料簡單，易得，工藝穩(wěn)定成熟，達到了實用化和工業(yè)化的條件。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-185
【公開號】CN104844181
【申請?zhí)枴緾N201510220000
【發(fā)明人】張騰, 劉鴻琳, 杜欣航, 李巍婷, 張琪, 顏佳佳, 魏穎, 唐電
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月4日