[发明专利]一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法

说明书

本发明涉及一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法，将中铝氧化铝粉末和红柱石微粉加入到球磨机中，加入增塑剂，以水为介质，球磨后的浆料进行喷雾干燥造粒，造粒料采用自动压机压制成型，然后再进行冷等静压致密化处理，最后再采用马弗炉烧结，烧结所得产品即为高耐磨氧化铝研磨体。本发明在中铝氧化铝原料基础上引入较低成本的红柱石微粉，利用红柱石热膨胀系数各向异性的特点，经烧结降温，在材料内部引入微观的压应力和微观裂纹，实现材料增强增韧，在较低成本前提下提高陶瓷研磨体的耐磨性。

技术领域

本发明涉及水泥粉磨技术领域，具体是一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法。

背景技术

国内上世纪50年代曾尝试用陶瓷研磨体进行水泥粉磨，陶瓷研磨体主要化学成分为Al₂O₃，但由于当时陶瓷研磨体生产工艺较差、韧性不足、水泥粉磨工艺粗犷等原因，未能推广普及。近年来，陶瓷研磨体制备工艺、产品性能日益提高，水泥粉磨工艺精细化特别是辊压机预粉磨系统的成熟应用，导致球磨机破碎功能需求弱化而主要以研磨功能为主，这也使得陶瓷研磨体在水泥粉磨中的应用成为可能。

目前的水泥磨机用陶瓷研磨体适用于干法水泥终粉研磨体磨机系统工艺流程，尤其是辊压机～球磨机联合粉磨系统。近年来已在众多水泥集团及中小型水泥企业取得应用。陶瓷研磨体相对于金属研磨体具有以下优点：(1)节电，由于陶瓷研磨体较金属研磨体密度小，磨机研磨体装载量降低约20％、主机电流降幅超过20％、吨水泥节电普遍超过4kWh，最佳案例节电甚至接近10kWh。(2)耐磨，陶瓷研磨体由于其特性，球耗比金属研磨体低50％左右，使用寿命是金属研磨体的2～3倍。(3)颗粒优化，使用陶瓷研磨体后水泥颗粒组成更加合理，3～32μm颗粒含量提高2％以上，球形颗粒增多，标准稠度用水量下降1％～2％，与混凝土外加剂的相容性改善。(4)降低水泥出磨温度，降幅超过20℃。(5)环保，磨机噪音显著降低，不含重金属。(6)磨机寿命延长，陶瓷研磨体比金属研磨体重量轻接近一半，因此其对磨机衬板、隔仓板、活化环等撞击、磨损小，磨机衬板、隔仓板、活化环等使用寿命长。

陶瓷研磨体成型工艺主要分为压制成型、直接冷等静压成型和滚制成型等。通过选用超细高纯氧化铝粉作为原料，添加氧化锆等增韧材料制备的陶瓷研磨体强度及韧性均已满足水泥粉磨工况要求，但成本较高；成型工艺上，一般来说等静压球和压制成型破球率更低，而等静压球成本略高，滚制成型耐磨性更好。陶瓷研磨体在配方设计上主要是添加烧结助剂提高材料的致密度，以及添加氧化锆等组分对材料进行增强增韧，添加氧化锆利用相变增韧机理可显著提高研磨体的耐磨性，但成本显著增高。目前水泥磨机用陶瓷研磨体的主要研究问题是在低成本的基础上，增加研磨体的耐磨性。

红柱石为高铝质原料，化学式为Al₂O₃·SiO₂，红柱石的理论组成中Al₂O₃占62.93％；SiO₂占37.07％。属于典型的硅酸铝质原材料。在高温下都可转化为莫来石，红柱石因其体积膨胀率最小等优良性能而被大量使用。红柱石大约在1200℃时，开始向莫来石转化，到1600℃时，红柱石完全转化为莫来石，红柱石转化成为莫来石初始温度的高低，与红柱石本身的纯度、颗粒大小、杂质的种类及数量的多少密切相关，同时也会影响红柱石制品的使用性能。

发明内容

针对水泥粉磨用高耐磨氧化铝研磨体在应用中耐磨性较低的问题，本发明提供一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法，在中铝氧化铝原料基础上引入较低成本的红柱石微粉，利用红柱石热膨胀系数各向异性的特点，经烧结降温，在材料内部引入微观的压应力和微观裂纹，实现材料增强增韧，在较低成本的前提下，提高陶瓷研磨体的耐磨性。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将中铝氧化铝粉末和红柱石微粉加入到球磨机中，加入增塑剂，以水为介质，球磨10h，出浆，过筛80目；