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一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法

阅读：131发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，该技术方案采取烧结法生产，使用天然气 / 液化气等一次能源，节能环保。同时，本发明使用加长磨机研磨成纳米或亚纳米级粉体后经高压成型，成型后内部气体含量低，形状均匀不易破损，有利于形成竖炉中稳定的烧结气氛，保证成品的稳定性。此外，本发明原料为纳米或亚纳米粉体确保成品内含的结晶大小均匀，晶体延展范围适中，各结晶穿插生长；超高温竖炉中的慢速烧结过程保证了原料的充分软化状态，确保内部气体得到缓慢而充分的排空，形成内部晶体之间微气孔少的微观致密结构，体积密度可达3.7g/cm3以上。本发明以创新性的技术改进实现了良好的技术效果，同时成本较低、易于实现，因此推广前景良好。，下面是一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于包括以下步骤：取AL2O3质量分数大于99.0％、Na2O质量分数小于0.3％的氧化铝粉，经管式磨机研磨后多级风选，得到纳米级粉料，将所得的纳米级粉料进行液压成型，而后进入烘干仓中预烘干，再进入十字烘干炉烘干，而后进入竖窑烧制，烧制以后将物料先后经鄂破机、冲击式破碎机破碎，产物经多级筛分后进入管式磨机研磨，而后经多级风选，得到细粉料即为产物。
2.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机长度为9.25～12m、直径为2.5～4m。
3.根据权利要求2所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机，其内部使用耐磨陶瓷球作为研磨介质，陶瓷球直径为20～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于第一次进行管式磨机研磨的时长为10～15小时。
5.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于多级风选系统采用变频风机，多级料仓并排，料仓直径为2500～4800mm，利用粉尘沉降作用收集粉料。
6.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于所述纳米级粉料是通过脉冲式布袋收尘方式收集得到的。
7.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于所述纳米级粉料中，粒度小于等于0.5μm的粉料质量超过其总质量的95％。
8.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于所述液压成型的压强大于等于450MPa，模具使用圆形或椭圆形，模具直径为20～30mm。
9.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于所述竖窑烧制过程中，竖窑内高温带的温度为1500～2000℃，高温带长度为8～12米，竖窑采用液化石油气或天然气作为燃料，物料在高温带的烧结保温时间大于等于48小时。
10.根据权利要求1所述的一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，其特征在于所述冲击式破碎机是全包围式冲击破碎机。

说明书全文

一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法

技术领域

[0001] 本发明涉及陶瓷材料烧结技术领域，具体涉及一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法。

背景技术

[0002] 陶瓷的主要制备工艺过程包括坯料制备、成型和烧结。其生产工艺过程可简单地表示为：坯料制备、成型、干燥、烧结、后处理、成品。制备：通过机械或物理或化学方法制备坯料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团；成型：将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型(亦称生坯)；烧结：生坯经初步干燥后直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。

[0003] 烧结是指成型后的坯体在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固烧结体的致密化过程。只有掌握了材料在高温烧结过程中的变化规律，正确的设计烧结工艺，才能获得理想的烧结效果。目前行业内生产的各种致密陶瓷材料，体积密度均≤3.5g/cm3，无体积密度≥3.7g/cm3的产品。此外，目前行业内生产的各种致密陶瓷材料，内部微观气孔多，结构不够致密，用其所制造的产品达不到行业低气孔率和低吸水率的需要。

发明内容

[0004] 本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，以解决常规烧结工艺所得的陶瓷材料体积密度仍不够高的技术问题。

[0005] 本发明要解决的另一技术问题是常规烧结工艺所得的陶瓷材料内部微观气孔多，结构不够致密。

[0006] 为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，包括以下步骤：取AL2O3质量分数大于99.0％、Na2O质量分数小于0.3％的氧化铝粉，经管式磨机研磨后多级风选，得到纳米级粉料，将所得的纳米级粉料进行液压成型，而后进入烘干仓中预烘干，再进入十字烘干炉烘干，而后进入竖窑烧制，烧制以后将物料先后经鄂破机、冲击式破碎机破碎，产物经多级筛分后进入管式磨机研磨，而后经多级风选，得到细粉料即为产物。

[0008] 作为优选，第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机长度为9.25～12m、直径为2.5～4m。

[0009] 作为优选，第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机，其内部使用耐磨陶瓷球作为研磨介质，陶瓷球直径为20-50mm。

[0010] 作为优选，第一次进行管式磨机研磨的时长为10-15小时。

[0011] 作为优选，多级风选系统采用变频风机，多级料仓并排，料仓直径为2500～4800mm，利用粉尘沉降作用收集粉料。

[0012] 作为优选，所述纳米级粉料是通过脉冲式布袋收尘方式收集得到的。

[0013] 作为优选，所述纳米级粉料中，粒度小于等于0.5μm的粉料质量超过其总质量的95％。

[0014] 作为优选，所述液压成型的压强大于等于450MPa，模具使用圆形或椭圆形，模具直径为20～30mm。

[0015] 作为优选，所述竖窑烧制过程中，竖窑内高温带的温度为1500～2000℃，高温带长度为8～12米，竖窑采用液化石油气或天然气作为燃料，物料在高温带的烧结保温时间大于等于48小时。

[0016] 作为优选，所述冲击式破碎机是全包围式冲击破碎机。

[0017] 本发明提供了一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，该技术方案采取烧结法生产，使用天然气/液化气等一次能源，节能环保。同时，本发明使用加长磨机研磨成纳米或亚纳米级粉体后经高压成型，成型后内部气体含量低，形状均匀不易破损，有利于形成竖炉中稳定的烧结气氛，保证成品的稳定性。此外，本发明原料为纳米或亚纳米粉体确保成品内含的结晶大小均匀，晶体延展范围适中，各结晶穿插生长；超高温竖炉中的慢速烧结过程保证了原料的充分软化状态，确保内部气体得到缓慢而充分的排空，形成内部晶体之间微气孔少的微观致密结构，体积密度可达3.7g/cm3以上。

[0018] 本发明使用高温竖炉生产，占地面积小，能源利用率高，排放少，节能环保。由于达到了更高的体积密度，因此用本发明烧结得到的陶瓷材料所制造的产品，其耐侵蚀、耐冲刷、耐磨损等性能得到了很大提升，填补了国内材料界空白并可替代国外同类产品。该方法与常规陶瓷材料相比，生产工艺简便、流程工序短、生产成本低，可广泛应用于陶瓷内衬、耐酸碱陶瓷制品、致密功能陶瓷件、耐火材料骨料等的烧结制备。附图说明

[0019] 图1是本发明的工艺流程图。

[0020] 图中：

[0021] 1、原料仓 2、第一管式磨机 3、第一多级风选装置 4、纳米级粉料仓[0022] 5、液压成型机 6、预烘干仓 7、十字烘干炉 8、竖窑[0023] 9、储料仓 10、鄂破机 11、冲击式破碎机 12、总储料仓[0024] 13、筛分机 14、第二管式磨机 15、第二多级风选装置

具体实施方式

[0025] 以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

[0026] 实施例1

[0027] 一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，包括以下步骤：取AL2O3质量分数大于99.0％、Na2O质量分数小于0.3％的氧化铝粉，经管式磨机研磨后多级风选，得到纳米级粉料，将所得的纳米级粉料进行液压成型，而后进入烘干仓中预烘干，再进入十字烘干炉烘干，而后进入竖窑烧制，烧制以后将物料先后经鄂破机、冲击式破碎机破碎，产物经多级筛分后进入管式磨机研磨，而后经多级风选，得到细粉料即为产物。

[0028] 在以上技术方案的基础上，满足以下条件：

[0029] 第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机长度为9.25m、直径为2.5m。

[0030] 第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机，其内部使用耐磨陶瓷球作为研磨介质，陶瓷球直径为20-30mm。

[0031] 第一次进行管式磨机研磨的时长为10小时。

[0032] 多级风选系统采用变频风机，多级料仓并排，料仓直径为2500mm，利用粉尘沉降作用收集粉料。

[0033] 所述纳米级粉料是通过脉冲式布袋收尘方式收集得到的。

[0034] 所述纳米级粉料中，粒度小于等于0.5μm的粉料质量为其总质量的95％。

[0035] 所述液压成型的压强为450MPa，模具使用圆形或椭圆形，模具直径为20mm。

[0036] 所述竖窑烧制过程中，竖窑内高温带的温度为1500-2000℃，高温带长度为8米，竖窑采用液化石油气或天然气作为燃料，物料在高温带的烧结保温时间为48小时。

[0037] 所述冲击式破碎机是全包围式冲击破碎机。

[0038] 该实施例的工艺流程如图1所示。

[0039] 实施例2

[0040] 一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，包括以下步骤：取AL2O3质量分数大于99.0％、Na2O质量分数小于0.3％的氧化铝粉，经管式磨机研磨后多级风选，得到纳米级粉料，将所得的纳米级粉料进行液压成型，而后进入烘干仓中预烘干，再进入十字烘干炉烘干，而后进入竖窑烧制，烧制以后将物料先后经鄂破机、冲击式破碎机破碎，产物经多级筛分后进入管式磨机研磨，而后经多级风选，得到细粉料即为产物。

[0041] 在以上技术方案的基础上，满足以下条件：

[0042] 第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机长度为12m、直径为4m。

[0043] 第一次进行管式磨机研磨时所选用的管式磨机，其内部使用耐磨陶瓷球作为研磨介质，陶瓷球直径为20-50mm。

[0044] 第一次进行管式磨机研磨的时长为10小时。

[0045] 多级风选系统采用变频风机，多级料仓并排，料仓直径为4800mm，利用粉尘沉降作用收集粉料。

[0046] 所述液压成型的压强为450MPa，模具使用圆形或椭圆形，模具直径为30mm。

[0047] 所述竖窑烧制过程中，竖窑内高温带的温度为2000℃，高温带长度为12米，竖窑采用液化石油气或天然气作为燃料，物料在高温带的烧结保温时间为60小时。

[0048] 实施例3

[0049] 一种高体积密度的致密陶瓷材料烧结方法，包括以下步骤：取AL2O3质量分数大于99.0％、Na2O质量分数小于0.3％的氧化铝粉，经管式磨机研磨后多级风选，得到纳米级粉料，将所得的纳米级粉料进行液压成型，而后进入烘干仓中预烘干，再进入十字烘干炉烘干，而后进入竖窑烧制，烧制以后将物料先后经鄂破机、冲击式破碎机破碎，产物经多级筛分后进入管式磨机研磨，而后经多级风选，得到细粉料即为产物。

[0050] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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