一种微晶玻璃绝缘子的制备方法及产品 本发明属于电瓷材料领域,更确切地说,是一种以废渣原料制备微晶玻璃绝缘子的方法
绝缘子作为一种瓷件,用于固定导体并使导体间相互绝缘,完成架空电力线线路/电器或配电装置的输变电任务。绝缘子裸露在大气中,温差波动大,腐蚀介质多,载荷复杂,工作条件相当严苛,因此对绝缘子使用的技术条件国家颁有严格标准(GB772-87)。陶瓷绝缘子生产,采用粘土等铝硅酸盐原料,通过繁琐的加工、成型、施釉、缓慢干燥、持续中温烧结成陶瓷,其主要弊端有三个:第一是涉取优质粘土为原料,浪费土地资源;其次是工艺繁琐,生产周期长,产量和规模受到制约;第三产品质量稳定性差,合格率低,成本居高不下(郑明新主编,工程材料,清华大学出版社,1991年9月,P248)。本发明的目的是克服已有技术缺点,提供一种制备工艺简单、生产周期短、产品成本低、性能好的绝缘子的生产方法。
实现本发明的主要技术方案:以两种或两种以上的工业废渣为原料,通过熔融、浇铸成型、核化、晶化等步骤制得微晶玻璃绝缘子。
本发明的具体制备方法包括以下步骤:
(1)将粉碎的废渣原料加到池窑或电炉中,加热至1400-1600℃,使其熔融后澄清,在1300-1350℃下保温;
(2)在0.01-0.1MPa下浇铸到预热至600-800℃的模中成型,再经600-700℃退火;
(3)于680-780℃下核化1-2小时,再经850-980℃晶化1-2小时;
(4)脱模、磨削、抛光即得到包括钙铁辉石、钙长石、透辉石、堇青石在内的微晶玻璃绝缘子。
本发明所述的原料选自钒钛磁铁矿尾矿、含褐煤、瘦煤、烟煤在内的粉煤灰、铬渣、含钒钛、稀土和普通高炉渣、含磁铁、红铁、菱铁和铬铁在内的铁尾矿、铜矿尾矿、金红石、黄金尾矿、硼镁尾矿、煤系粘土、白云石、长石、菱镁矿尾矿、砂岩中两种或两种以上的混合物。
所述的钙铁辉石微晶玻璃绝缘子;其主晶相为Ca(Mg.Fe)Si2O6(用电子衍射分析(SED)技术确定制品主晶相,以下同)。
所述的钙长石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.AL2O3.2SiO2。
所述的透辉石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为CaO.MgO.2SiO2。
所述的堇青石微晶玻璃绝缘子,其主晶相为2MgO.2AL2C3.5SiO2。
上述四种主晶相的微晶玻璃绝缘子所用的原料和其化学组成见专利申请号98117458.2的专利申请
本发明的主要优点:本发明由于选用的原料均选自工业废渣,因此原料易得,生产成本低;按本发明地方法制得的产品机械强度高、介电损耗小,介电常数稳定,电绝缘性优良,抗腐蚀、耐酸碱;由于原料选自工业废渣,充分利用二次资源,减少环境污染,是一种很有发展前景的矿渣综合利用途径。
下面通过实例进一步阐述本发明的特点。
实例1
本实例是制备主晶相为Ca(Mg.Fe)Si2O6的钙铁辉石微晶玻璃绝缘子A具体制备过程:将39%褐煤粉煤灰、46%钒钛磁铁尾矿、15%铬渣经粉碎混合后加入到电炉中,在1500℃熔融,经澄后,在1300℃下保温,在0.1MPa下注入已预热至700℃的模中,在600℃下退火、脱模经720℃核化1小时,再于900℃晶化1.5小时,冷却后磨削、抛光即到所需产品。产品的化学组成(重%):SiO248%、(FeO+Fe2O3)9%、AL2O311%、CaO20%、MgO6%、TiO25%、MnO0.4%、Cr2O30.6%;产品性能见表1。
实例2
本实例是制备主晶相为CaO.AL2O3.2SiO2的钙长石微晶玻璃绝缘子B。所用的原料:钒钛磁铁尾矿53%、铜矿尾矿47%,制备过程和条件同实例1。产品的化学组成(重%):SiO254%、(FeO+Fe2O3)5%、AL2O36.5%、CaO13%、MgO7%、TiO26.4%;产品性能见表1。
实例3
本实例是制备主晶相为Cao.MgO.2SiO2的透辉石微晶玻璃绝缘子C。采用原料:磁铁尾矿42%、铬渣6%、硼镁矿尾矿22%、白云石22%、菱镁矿尾矿10%,其操作过程同实例1。
产品的化学组分(重%):SiO254%、(FeO+Fe2O3)5%、AL2O36.5%、CaO13%、MgO7%、TiO26.4%;产品性能见表1。
实例4
本实例是制备主晶相为2MgO.2AL2O3.5SiO2堇青石微晶玻璃绝缘子D。采用的原料:菱镁矿尾矿38%、砂岩32%、煤系粘土24%、金红石6%,其操作过程同实例1。
产品的化学组分(重%):SiO253%、(FeO+Fe2O3)0.8%、AL2O320%、CaO0.2%、MgO20%、TiO26%;产品性能见表1。
由表1看出,本发明产品A-D的机械性能和电化学性能均优于陶瓷绝缘子。表1