低成本、节能、高抗热震性窑具及其制备方法

摘要

本发明涉及一种低成本、节能、高抗热震性窑具及其制备方法，属于耐火材料技术领域，主要针对匣钵等产品，其晶相重量百分组成为：堇青石晶相10.21～58.29％、莫来石晶相11.5～40％和液相30～51.51％，化学重量百分组成为：SiO2 40.3～52％、Al2O3 34～48％、Fe2O30.29～0.95％、TiO2 0.18～1.36％、CaO 0.25～0.77％、MgO 6.18～13％和KNaO 0.1～2.01％。依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。产品强度高，抗热震性能好，使用寿命长，使用成本低；制备方法科学合理、简单易行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本、节能、高抗热震性窑具及其制备方法，属于耐火材料技术领域，主要针对匣钵等产品。

背景技术

在日用陶瓷行业，适用于1300℃以下的匣钵等窑具材料，目前国内堇青石轻质熟料耐火材料，其制备工艺是利用结合剂和熟料加水混合后，经过真空练泥、成型，再进行氧化焰烧成，该材料使用次数仅60～90次，后期的抗热震性能急剧下降，窑具开始出现炸裂现象，导致陶瓷产品出现落渣缺陷，又泥料制备处理不当，极易造成对素烧陶瓷产品的污染，此两项缺陷，直接影响陶瓷产品质量达10％以上，而且匣钵强度弱，势必加大了匣钵制品的壁厚，既增大原料使用成本，又浪费烧成能源。国外已有莫来石-堇青石窑具报导，其使用次数只有60～80次，还不如国内窑具产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、节能、高抗热震性窑具，强度高，抗热震性能好，使用寿命长，使用成本低；本发明同时提供了科学合理，简单易行的制备方法。

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其晶相重量百分组成为：堇青石晶相10.21～58.29％、莫来石晶相11.5～40％和液相30～51.51％。

本发明属于堇青石、莫来石晶相体系，从MgO-Al₂O₃-SiO₂相图中寻找到了堇青石和莫来石晶相最佳结合点，堇青石晶相相对较多，莫来石晶相适中，显著地提高了使用次数，可降低原料成本，节约能源，延长使用寿命。

其化学重量百分组成为：SiO₂ 40.3～52％、Al₂O₃ 34～48％、Fe₂O₃ 0.29～0.95％、TiO₂0.18～1.36％、CaO 0.25～0.77％、MgO 6.18～13％和KNaO 0.1～2.01％。

其配料重量百分组成为：莱芜粘土5～15％、马山土9～20％、朔县粘土20～40％、熟焦宝石10～35％、坊子粘土10～20％、生焦宝石10～35％和滑石10～30％。

其科学合理、简单易行的制备方法，包括配料、成型和烧成，其特征在于依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

本发明彻底去掉了颗粒较粗的高铝熟料，利用日用细瓷生产工艺制作窑具，有滚压成型工艺：依次经过配料、湿法球磨、除铁过筛、放浆、滤泥、真空练泥、陈腐后，滚压成型，再经过修坯、干燥后，经高温还原焰烧成；有注浆成型工艺：依次经过配料、湿法球磨、除铁过筛、放浆后注浆成型，再经过修坯、干燥后，经还原焰高温烧成。

本发明中，控制配料原料粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占55～78％，有利于取得堇青石与莫来石的新晶相结合点，获得性能良好的匣钵窑具。目前国内窑具制备控制的原料级配为：粒径1～2.5mm的占25％、粒径0.5～1mm的占25％、粒径小于0.5mm的占50％。

本发明可用氧化焰烧成，但性能不如还原焰烧成的好，所以，一改原有的氧化焰烧成为还原焰烧成(常规常识控制)，烧成制度如下：

入窑——1020～1050℃          氧化焰(游离含氧量4～10％)

1020～1050℃——1200～1220℃  重还原焰(CO含量4～6％  O₂含量＜1％)

1200～1220℃——1330～1335℃  弱还原焰(CO含量2～3％)

保温2～3小时                  冷却。

实践证明，本发明匣钵窑具产品具有以下优点：

<1>利用日用细瓷的生产工艺制作，采用还原气氛一次烧结，制品已达到半瓷化或接近瓷化状态，液相含量高，堇青石-莫来石晶相发育较完全，产品抗热震性能好，强度大。

<2>由于后期抗热震性能好，膨胀系数低，2.7～3.26×10^-6/℃，在1310～1300℃范围内，使用次数达300次以上，是目前日用陶瓷行业窑具使用次数的3～4倍以上，是国外莫来石--堇青石窑具的4～5倍以上。

<3>由于采取了原料细磨、除铁过筛、还原焰烧成新工艺，该窑具长期使用不掉匣钵碎屑，不会造成落渣缺陷；坯料中的机械铁点绝大多数已除去，泥料中的Fe₂O₃已还原为FeO，可彻底解决因窑具铁点对陶瓷产品的污染问题，仅此二项缺陷的降低，可提高产品质量10％以上。

<4>由于使用次数的提高，可使企业一年内不更换匣钵窑具，配合坯料中不添加高铝熟料，可降低使用成本30％以上。

<5>由于强度高，可制成薄壁匣钵，厚度可减少1/5～1/4，可增加热量的传递效率，结合使用次数的提高，可节约能源25％以上。

<6>可完全替代我国长江以北地区日用陶瓷企业现有窑具，包括棚板、支架等，效益显著。

本发明制备方法科学合理，简单易行。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

所用原料化学重量百分组成见表1。

表1、所用原料的化学重量百分组成表

实施例1

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其配料重量百分组成为：莱芜粘土6％、马山土10％、朔县粘土28％、熟焦宝石21％、坊子粘土10％、生焦宝石13％和滑石12％。

其晶相重量百分组成为：堇青石晶相40％、莫来石晶相25％和液相35％。

制备方法：

依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

配料原料控制粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占总原料重量的60％。

烧成制度如下：

入窑——1040℃        氧化焰

1040℃——1210℃      重还原焰

1210℃——1330℃      弱还原焰

保温2.5小时           冷却

其它借用日用细瓷的生产控制方法，不再赘述。

实施例2

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其配料重量百分组成为：莱芜粘土5％、马山土11％、朔县粘土22％、熟焦宝石12％、坊子粘土12％、生焦宝石18％和滑石20％。

其晶相重量百分组成为：堇青石晶相42％、莫来石晶相26％和液相32％。

制备方法：

依次经过配料、湿法球磨细磨、除鉄过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

配料原料控制粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占总原料重量的70％。

烧成制度如下：

入窑——1040℃      氧化焰

1040℃——1220℃    重还原焰

1220℃——1335℃    弱还原焰

保温2小时           冷却

其它借用日用细瓷的生产控制方法，不再赘述。

实施例3

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其配料重量百分组成为：莱芜粘土8％、马山土15％、朔县粘土20％、熟焦宝石16％、坊子粘土10％、生焦宝石17和滑石14％。

其晶相重量百分组成为：堇青石晶相25％、莫来石晶相32％和液相43％。

制备方法：

依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

配料原料控制粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占总原料重量的57％。

烧成制度如下：

入窑——1020℃       氧化焰

1020℃——1200℃     重还原焰

1200℃——1335℃     弱还原焰

保温3小时            冷却

其它借用日用细瓷的生产控制方法，不再赘述。

实施例4

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其配料重量百分组成为：莱芜粘土12％、马山土16％、朔县粘土22％、熟焦宝石18％、坊子粘土10％、生焦宝石12％和滑石10％。

其晶相重量百分组成为：堇青石晶相22％、莫来石晶相28％和液相50％。

制备方法：

依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

配料原料控制粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占总原料重量的60％。

烧成制度如下：

入窑——1050℃   氧化焰

1050℃——1220℃ 重还原焰

1220℃——1335℃ 弱还原焰

保温2小时        冷却

其它借用日用细瓷的生产控制方法，不再赘述。

实施例5

本发明所述的低成本、节能、高抗热震性窑具，其化学重量百分组成为：SiO₂ 47％、Al₂O₃40％、Fe₂O₃ 0.49％、TiO₂ 0.85％、CaO 0.65％、MgO 10.89％和KNaO 0.12％。

其晶相重量百分组成为：堇青石晶相42％、莫来石晶相23％和液相35％。

制备方法：

依次经过配料、湿法球磨细磨、除铁过筛，再经过滤泥、真空练泥、滚压成型或放浆注浆成型后，再经还原焰烧成制得。

配料原料控制粒径小于0.5mm，其中粒径小于10μm的原料占总原料重量的63％。

烧成制度如下：

入窑——1030℃     氧化焰

1030℃——1220℃   重还原焰

1220℃——1330℃   弱还原焰

保温2.5小时        冷却

其它借用日用细瓷的生产控制方法，不再赘述。