申请日2015.05.04
公开(公告)日2015.08.19
IPC分类号C04B35/622; C04B35/185
摘要
本发明公开了一种添加铝厂污泥的电瓷及其制备方法，原料组成按重量百分数计：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K2O 5~15%、Na2O 3~8%和铝厂污泥2~15%。本发明通过添加铝厂污泥不仅能够促进电瓷中莫来石相的析晶过程，显著增强电瓷的断裂强度;而且实现了废弃物的再利用，具有重要的经济和社会效益。本发明制备原料简单，易得，工艺稳定成熟，达到了实用化和工业化的条件。
权利要求书
1.一种添加铝厂污泥的电瓷，其特征在于：原料组成按重量百分数计：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K2O 5~15%、Na2O 3~8%和铝厂污泥2~15%;所述的铝厂污泥的主要组成为α-AlOOH，含量>98%。
2.根据权利要求1所述的添加铝厂污泥的电瓷，其特征在于：原料组成按重量百分数计：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~3%、CaO 4~10%、MgO 0~2%、K2O 8~15%、Na2O 3~8%和铝厂污泥5~10%。
3.一种制备如权利要求1所述的添加铝厂污泥的电瓷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配料;原料分别在90~100℃下烘12h，按配方称量，复合配料;
(2)球磨;采用锆球，球与料的体积比为2:1，过270目筛;
(3)除铁、榨泥、陈腐、练泥：用电磁线圈和永久磁铁的除铁设备过筛除铁，加水榨泥后含水率在22%，陈腐时间为72h，真空度为0.05~0.09MPa下练泥;
(4)成型;真空度为0.01MPa下进行挤压成型;
(5)干燥;先阴干12h，再在90~100℃下烘48h;
(6)窑炉烧结;升温速率为5℃/min，1000℃保温30min，1150~1260℃保温30min。
说明书
一种添加铝厂污泥的电瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于高压电瓷领域，具体涉及一种添加铝厂污泥的电瓷及其制备方法。
背景技术
高压电瓷是指额定电压在高于1kV的电瓷产品。主要指用于高压输电线路及电站和各种用电器的绝缘陶瓷，也称绝缘子，是电力工业的重要组成部分。高压电瓷根据其所含化学成分的不同分为硅质电瓷和铝质电瓷，铝质电瓷分为铝质瓷和高强度铝质瓷，根据电瓷种类的不同应用领域也不同，本发明涉及的电瓷属于高强度铝质瓷，主要应用于超高压绝缘子或高机械强度的瓷套。同国外同类企业相比，国内多数企业工艺水平较差，导致产品质量参差不齐。目前，国产的、普瓷的强度在60-80kN/cm2，高强瓷的强度在100-180kN/cm2，比国外同型瓷体的强度低15%-25%。因此，电瓷强度不足是制约国产高压电瓷最突出的问题。有关研究表明，电瓷中莫来石相的含量是决定其机械性能尤其是断裂强度的关键(硅酸盐通报,2010,29(6):1472-1477)。
近年来，国内电瓷行业已纷纷调整生产工艺，在原料的配方、球磨工艺、成型方法、烧成制度等方面均投入大量的人力、物力进行技术改造与升级。其中，通过调整粉体原料的化学组成及工艺参数，是目前提高瓷体性能的主要途径。例如中国西电电气股份有限公司、抚顺高科电气制造有限公司、叶胜平等专利申请人分别通过添加高岭土和伊利石粘土、改性膨润土、工业氧化铝等调整原料配方提高电瓷性能(详见ZL 201310719303.4, ZL 200610134907.2和ZL 200510134951.9等)。此外，我国有众多的铝厂，单福建省内就有闽发铝业、南平铝业、奋安铝业等多达六家。铝厂每年产出的污泥量多而无处消耗，便成为了二次污染物，是各大企业需另花资金来解决的问题。
发明内容
为了解决上述国内电瓷所存在的劣势以及铝厂污泥的处理，本发明提供了一种添加铝厂污泥的电瓷及其制备方法，通过添加适量的铝厂污泥来参加电瓷中莫来石相的析晶，从而改善电瓷的断裂强度，同时实现废弃物的再利用，具有显著的经济和社会效益。
本发明是通过如下技术方案实施的：
一种添加铝厂污泥的电瓷，原料组成按重量百分数计：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K2O 5~15%、Na2O 3~8%和铝厂污泥2~15%;所述的铝厂污泥的主要组成为α-AlOOH，含量>98%。
优选的，原料组成按重量百分数计：SiO2 10~20%、Al2O3 10~25%、Fe2O3 10~20%、TiO2 1~3%、CaO 4~10%、MgO 0~2%、K2O 8~15%、Na2O 3~8%和铝厂污泥5~10%。
制备方法包括以下步骤：
(1)配料;原料分别在90~100℃下烘12h，按配方称量，复合配料;
(2)球磨;采用锆球，球与料的体积比为2:1，过270目筛;
(3)除铁、榨泥、陈腐、练泥：用电磁线圈和永久磁铁的除铁设备过筛除铁，加水榨泥后含水率在22%，陈腐时间为72h，真空度为0.05~0.09MPa下练泥;
(4)成型;真空度为0.01MPa下进行挤压成型，成型样品为直径2.3cm、长13.6cm的柱状;
(5)干燥;先阴干12h，再在90~100℃下烘48h;
(6)窑炉烧结;升温速率为5℃/min，1000℃保温30min，1150~1260℃保温30min。
本发明的显著优点在于：
(1)添加高浓度的Al3+在电瓷中引起浓度起伏，为莫来石相(Al4.56Si1.44O9.72)的析晶提供热力学的驱动力;
(2)α-AlOOH在600~1050℃煅烧后形成具有高活性的氧化铝(β-Al2O3)(结构化学, 2003，22(5)，P607-612)。高活性β-Al2O3与电瓷中的SiO2剧烈反应，能够显著促进电瓷中莫来石相的析晶;
(3)窑炉内温度>1100℃时，β-Al2O3开始转变为α-Al2O3，α-Al2O3在烧结过程能够作为电瓷中异质形核过程的核心，也为莫来石晶相的析出提供大量的形核场所，进一步促进莫来石相的析晶过程;
(4)本发明制备原料简单，易得，工艺稳定成熟，达到了实用化和工业化的条件。
