專利名稱：一種剛玉莫來石坩堝的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于陶瓷行業(yè)、金屬冶煉和粉體高溫煅燒等領(lǐng)域的坩堝，尤其是涉及一種可在極冷極熱惡略環(huán)境條件下長時間使用，具有高體積密度、低氣孔率、耐沖刷性和抗侵蝕性好的剛玉莫來石坩堝。
背景技術(shù)：
陶瓷行業(yè)熔釉和布釉過程需用到一種結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，整體性要求高的坩堝狀漏斗，該坩堝的特點是耐酸堿、抗腐蝕、耐沖刷，壁薄，具有較好的體積穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。陶瓷行業(yè)目前使用的熔釉布釉坩堝一般采用等靜壓成型的石英坩堝或粘土坩堝等，此種方式成型的坩堝致密度和成品率高，燒結(jié)過程中坩堝坯體不易變形，具有較高的成品率，但同時發(fā)現(xiàn)這些坩堝存在著成本高，效率低，熱穩(wěn)定性差，耐酸堿性弱，抗侵蝕和沖刷性差等缺點，快速加熱和冷卻過程中坩堝易出現(xiàn)開裂和剝落，壽命短，很難實現(xiàn)間歇式熔釉窯爐的長期使用要求。剛玉莫來石材料的熱膨脹系數(shù)小，耐酸堿性能好，熱震穩(wěn)定性好，是陶瓷行業(yè)熔釉布釉的合適耐火材料。坩堝采用澆注方式進(jìn)行成型，生產(chǎn)成本小，效率高，體積密度大，耐壓強度高，且產(chǎn)品的性能和整體效果優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種制備耐酸堿、抗侵蝕、耐沖刷、熱穩(wěn)定性好，具有較高使用壽命的剛玉莫來石坩堝?？朔壳疤沾尚袠I(yè)熔釉布釉用坩堝成本高，效率低，使用過程中熱穩(wěn)定性和耐酸堿性差，易開裂剝落，壽命短等問題，同時改善和提高澆注坩堝制品燒結(jié)過程中的變形和成品率，達(dá)到降本增效，節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明同時提供了`一種剛玉莫來石坩堝的制備方法。本發(fā)明提出的一種剛玉莫來石坩堝，以粒度為2 0.1mm的莫來石顆粒和粒度為
O.06Imm^ O. 075mm的莫來石細(xì)粉為骨料，基質(zhì)部分包括粒度彡O. 003mm的燒結(jié)氧化鋁微粉，還包括粒度< O. 045mm的莫來石微粉或同時加入粒度< O. 045mm的粘土 ；結(jié)合劑為磷酸鹽結(jié)合劑，或同時加入鋁酸鹽結(jié)合劑；采用粒度< O. 045mm的氧化鎂微粉為促凝劑，減水劑采用高效減水劑或三聚磷酸鈉。所述剛玉莫來石坩堝原料的質(zhì)量百分比為
莫來石顆粒29 36%
莫來石細(xì)粉8 14%
莫來石微粉0 10%
粘土 0 6%
氧化鋁微粉27 43%
氧化鎂微粉O. 08^1. 15%
鋁酸鹽結(jié)合劑(Γ4. 8%
磷酸鹽結(jié)合劑6. 48 15%減水劑O. 08 O. 25%
一種剛玉莫來石坩堝，其特征在于所述莫來石顆粒、莫來石細(xì)粉和莫來石微粉采用電熔莫來石或燒結(jié)莫來石，其化學(xué)成分要求分別為電熔莫來石中的Al2O3含量> 72%，燒結(jié)莫來石中的Al2O3含量> 70% ;粘土的化學(xué)成分要求為Al2O3含量> 38% ;氧化鋁微粉采用特級Y - Al2O3微粉，其化學(xué)成分要求:A1203含量> 99. 5% ;氧化鎂微粉化學(xué)成分要求為MgO含
量彡98%ο一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的鋁酸鹽結(jié)合劑采用純鋁酸鈣水泥，其化學(xué)成分要求為=Al2O3含量彡70%ο一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的磷酸鹽結(jié)合劑為磷酸二氫鋁。一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的減水劑為β -萘磺酸高效減水劑或三聚磷酸鈉。一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的剛玉莫來石坩堝制品中的Al2O3總的質(zhì)量百分含量大于等于80%。所述剛玉莫來石坩堝的制備方法，其特征為所述制備方法包括以下步驟
(1)基質(zhì)微粉和添加劑的預(yù)混合先將所述莫來石微粉、粘土和氧化鋁微粉、減水劑和促凝劑按重量比例在球磨罐內(nèi)混合3(Γ40分鐘，使莫來石微粉、粘土和氧化鋁微粉、減水劑和促凝劑充分分散混合均勻，然后將混合好的基質(zhì)粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)封存，以備后用；
(2)將莫來石顆粒，步驟I得到的預(yù)混合微粉和莫來石細(xì)粉按順序依次加入行星式攪拌機內(nèi)預(yù)混6 10分鐘， 然后加入結(jié)合劑總重量的三分之一至二分之一，充分混合均勻后將粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)密封、困料；
(3)困料12 15小時后，將步驟2得到的預(yù)混料倒入行星式攪拌機內(nèi)再進(jìn)行混合4飛分鐘，然后加入剩余的結(jié)合劑和物料重量O. 59^8. 27%的水，混合攪拌均勻后出料；
(4)將混合好的漿料迅速注入干凈整潔并固定好的坩堝模具，放在振動成型機上振動成型，待料漿完全填充模具，漿料表面泛漿均勻時停止振動，修平泛漿表面即可；
(5)澆注成型后養(yǎng)護(hù)8 12小時后拆模，自然干燥2 3天后，將坩堝坯體放于4(T60°C的烘房內(nèi)干燥2 3天，然后在11(T13(TC的溫度下干燥f 2天，待坩堝內(nèi)的游離水完全排除后，將坩堝坯體放在1600°C的梭式窯內(nèi)燒結(jié)。本發(fā)明具有以下優(yōu)異的性能和特點
(1)采用莫來石作為坩堝的骨料和主要原料，由于莫來石原料的高致密度，小熱膨脹系數(shù)和好的熱穩(wěn)定性，決定了坩堝制品燒結(jié)過程中體積收縮率較小，燒結(jié)前后制品尺寸變化率小，從而提高了坩堝燒結(jié)的成品率和熱穩(wěn)定性能；
(2)高溫條件下，粘土的高活性、煅燒氧化鋁微粉的晶型轉(zhuǎn)變促進(jìn)了坩堝制品的燒結(jié)，同時制品內(nèi)的均勻的莫來石化效應(yīng)弓I起的體積膨脹填充了顆粒間隙內(nèi)的氣孔，這些都有利于提高坩堝制品的致密度和強度，改善其耐沖刷和抗侵蝕性能，提高其使用壽命；
(3)澆注成型制備的剛玉莫來石坩堝在保證傳統(tǒng)澆注制品優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上提高了異形澆注制品的燒結(jié)成品率，降低了坩堝的制備成本，提高了效率；
(4)磷酸鹽結(jié)合劑的加入提高了坩堝制品中高溫強度，減小了坩堝制品燒結(jié)過程中由于自身重量引起的中高溫蠕變，提高了坩堝制品的成品率；(5)高效減水劑的加入，可顯著減少澆注料內(nèi)的加水量，改善了料漿的流動性，使坩堝坯體各部分區(qū)域趨于均勻和致密，提高了坯體強度，改善了坩堝制品的成品率和抗沖刷性倉泛。
具體實施例方式以下非限定性實施例用于詳細(xì)解釋本發(fā)明的生產(chǎn)工藝和技術(shù)方案。這些實例中，制品的性能多采用國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，如體積密度、顯氣孔率、先收縮率、耐壓強度和熱震穩(wěn)定性等。實施例1 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的燒結(jié)莫來石顆粒29%，粒度為O. 06Imm^ O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉14%,粒度< O. 045mm的粘土 6%,粒度< 3 μ m的氧化鋁微粉35%，純鋁酸鈣水泥2. 1%，磷酸二氫鋁6. 48%，萘系高效減水劑(FDN-300)0. 08%,氧化鎂微粉O. 08%,水7. 26%ο剛玉莫來石坩堝的制備方法，具體包括以下步驟
(O先將微粉、分散劑和促凝劑按一定比例在球磨罐內(nèi)混合40分鐘左右，使微粉、分散劑和促凝劑充分分散混合均勻，然后將混合好的基質(zhì)粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)封存；
(2)將莫來石顆粒，步驟I得到的預(yù)混合微粉和莫來石細(xì)粉依次加入行星式攪拌機內(nèi)預(yù)混6 10分鐘，然后加入磷酸二氫鋁總重量的二分之一，充分混合均勻后將粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)密封、困料；
(3)困料12 15小時后，將步驟2得到的預(yù)混料倒入行星式攪拌機內(nèi)混合4飛分鐘，然后加入純鋁酸鈣水泥和剩余的磷酸二氫鋁及物料總量7. 26%的水，混合攪拌均勻后出料；
(4)將步驟3得到的漿料迅速注入干凈整潔并固定好的坩堝模具，放在振動成型機上振動成型，待料漿完全填充模`具，漿料表面泛漿均勻時停止振動，修平泛漿表面即可；
(5)澆注成型后養(yǎng)護(hù)8 12小時可拆模，自然干燥2 3天后，將坩堝坯體放于4(T60°C的烘房內(nèi)干燥2 3天，然后在11(T13(TC的溫度下干燥f 2天，待坩堝內(nèi)的游離水完全排除后，將坩堝坯體放在1600°C的梭式窯內(nèi)保溫6h燒結(jié)。實施例2 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的燒結(jié)莫來石顆粒31%，粒度為O. 06Imm^ O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉13%，粒度彡O. 045mm的燒結(jié)莫來石微粉10%，粒度
<3 μ m的氧化鋁微粉27%，純鋁酸鈣水泥2. 48%，磷酸二氫鋁7. 42%，氧化鎂微粉O. 72%，三聚磷酸鈉O. 11%，水8. 27%。制備方法與實施例1相同。實施例3 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的電熔莫來石顆粒32%，粒度為O. 06Imm^ O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉9%，粒度彡O. 045mm的電熔莫來石微粉5%，粒度
<3 μ m的氧化鋁微粉33%，純鋁酸鈣水泥4. 8%，磷酸二氫鋁10. 74%，氧化鎂微粉O. 87%，三聚磷酸鈉O. 16%，水4. 43%。制備方法與實施例1相同。實施例4 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的電熔莫來石顆粒36%，粒度為O. 06ImnT O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉9%，粒度彡O. 045mm的電熔莫來石微粉2%，粒度< 3 μ m的氧化鋁微粉38%，磷酸二氫鋁13. 6%，氧化鎂微粉O. 60%，萘系高效減水劑(FDN-300) O. 21%，水O. 59%。制備方法與實施例1相同。實施例5 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的電熔莫來石顆粒30%，粒度為O. 06Imm^ O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉11%，粒度< O. 045mm的粘土 3%,粒度< 3 μ m的氧化鋁微粉41%，磷酸二氫鋁13. 12%，氧化鎂微粉O. 64%，三聚磷酸鈉O. 23%，水1. 01%。制備方法與實施例1相同。實施例6 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的電熔莫來石顆粒36%，粒度為O. 06ImnT O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉8%，粒度彡3 μ m的氧化鋁微粉39%，磷酸二氫鋁14. 75%，氧化鎂微粉1%，萘系高效減水劑(FDN-300) O. 25%，水1%。制備方法與實施例1相同。實施例7 :各組分的質(zhì)量百分比為粒度為2 0.1mm的電熔莫來石顆粒31%，粒度為O. 06ImnT O. 075mm的電熔莫來石細(xì)粉8%，粒度彡3 μ m的氧化鋁微粉43%，磷酸二氫鋁15%，氧化鎂微粉1. 15%，三聚磷酸鈉O. 25%，水1. 6%。制備方法與實施例1相同。實施例制備的剛玉莫來石坩堝1600°C燒結(jié)后的性能指標(biāo)見下表
權(quán)利要求
1.一種剛玉莫來石坩堝，其特征為以粒度為2 0.1mm的莫來石顆粒和粒度為 O. 06Imm^ O. 075mm的莫來石細(xì)粉為骨料，基質(zhì)部分包括粒度彡O. 003mm的燒結(jié)氧化鋁微粉，還包括粒度< O. 045mm的莫來石微粉或同時加入粒度< O. 045mm的粘土 ；結(jié)合劑為磷酸鹽結(jié)合劑，或同時加入鋁酸鹽結(jié)合劑；采用粒度< O. 045mm的氧化鎂微粉為促凝劑，減水劑采用高效減水劑或三聚磷酸鈉；所述剛玉莫來石坩堝原料的質(zhì)量百分比為莫來石顆粒29 36%莫來石細(xì)粉8 14%莫來石微粉0 10%粘土 0 6%氧化鋁微粉27 43%氧化鎂微粉O. 08^1. 15%鋁酸鹽結(jié)合劑(Γ4. 8%磷酸鹽結(jié)合劑6. 48 15%減水劑O. 08 O. 25%。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉莫來石坩堝，其特征在于所述莫來石顆粒、莫來石細(xì)粉和莫來石微粉采用電熔莫來石或燒結(jié)莫來石，其化學(xué)成分要求分別為電熔莫來石中的Al2O3含量彡72%，燒結(jié)莫來石中的Al2O3含量彡70% ;粘土的化學(xué)成分要求為Al2O3含量 ^ 38% ;氧化鋁微粉采用特級Y - Al2O3微粉，其化學(xué)成分要求=Al2O3含量> 99. 5% ;氧化鎂微粉化學(xué)成分要求為MgO含量> 98%ο
3.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的鋁酸鹽結(jié)合劑采用純鋁酸鈣水泥，其化學(xué)成分要求為=Al2O3含量> 70%。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的磷酸鹽結(jié)合劑為磷酸二氫招。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的減水劑為β-萘磺酸高效減水劑或三聚磷酸鈉。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉莫來石坩堝，其特征為所述的剛玉莫來石坩堝制品中的Al2O3總的質(zhì)量百分含量大于等于80%。
7.—種權(quán)利要求1所述剛玉莫來石坩堝的制備方法，其特征為所述制備方法包括以下步驟(1)基質(zhì)微粉和添加劑的預(yù)混合先將所述莫來石微粉、粘土和氧化鋁微粉、減水劑和促凝劑按重量比例在球磨罐內(nèi)混合3(Γ40分鐘，使莫來石微粉、粘土和氧化鋁微粉、減水劑和促凝劑充分分散混合均勻，然后將混合好的基質(zhì)粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)封存， 以備后用；(2)將莫來石顆粒，步驟I得到的預(yù)混合微粉和莫來石細(xì)粉按順序依次加入行星式攪拌機內(nèi)預(yù)混6 10分鐘，然后加入結(jié)合劑總重量的三分之一至二分之一，充分混合均勻后將粉料裝入帶塑料薄膜的編織袋內(nèi)密封、困料；(3)困料12 15小時后，將步驟2得到的預(yù)混料倒入行星式攪拌機內(nèi)再進(jìn)行混合4飛分鐘，然后加入剩余的結(jié)合劑、混合料重量O. 59^8. 27%的水，混合攪拌均勻后出料；(4)將混合好的漿料迅速注入干凈整潔并固定好的坩堝模具，放在振動成型機上振動成型，待料漿完全填充模具，漿料表面泛漿均勻時停止振動，修平泛漿表面即可；(5)澆注成型后養(yǎng)護(hù)8 12小時后拆模，自然干燥2 3天后，將坩堝坯體放于4(T60°C的烘房內(nèi)干燥2 3天，然后在11(T13(TC的溫度下干燥f 2天，待坩堝內(nèi)的游離水完全排除后， 將坩堝坯體放在1600°C的梭式窯內(nèi)燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于陶瓷行業(yè)、金屬冶煉和粉體高溫煅燒等領(lǐng)域的坩堝，具體涉及一種剛玉莫來石坩堝的制備方法，剛玉莫來石坩堝以粒度為2~0.1mm的莫來石顆粒和粒度為0.061mm~0.075mm的莫來石細(xì)粉為骨料，基質(zhì)部分包括粒度≤0.003mm的燒結(jié)氧化鋁微粉，還包括粒度≤0.045mm的莫來石微粉或同時加入粒度≤0.045mm的粘土；結(jié)合劑為磷酸鹽結(jié)合劑，或同時加入鋁酸鹽結(jié)合劑；采用粒度≤0.045mm的氧化鎂微粉為促凝劑，減水劑采用高效減水劑或三聚磷酸鈉。本發(fā)明改善和提高了澆注坩堝制品燒結(jié)過程中的變形和成品率，達(dá)到了降本增效，節(jié)能降耗的目的。
文檔編號C04B35/66GK103030413SQ20131000453
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者張永治, 耿可明, 吳愛軍, 朱德先, 王晗, 胡瓢, 石鵬坤, 尹洪基, 譚清華, 李堅強, 馬旭峰 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司