高强度莫来石陶瓷的制备方法 本发明涉及一种高强度莫来石陶瓷的制备方法。
莫来石陶瓷是以人工合成的莫来石为原料制成的以莫来石为主晶相的耐高温陶瓷制品，其制备方法目前主要有烧结法和熔铸法两种。烧结法生产莫来石陶瓷的基本流程为：合成莫来石熟料-破碎-莫来石熟料粉-配料-高压成型-烧结-成品。因需预先制备莫来石熟料，故生产工序复杂、能耗大(两次高温煅烧，熟料烧成温度为1550～1600℃，制品烧成温度为1550～1600℃)、生产成本高。
本发明的目的是提供一种以天然的高铝矿物和氧化铝粉为主要原料，用烧结法直接制备莫来石陶瓷的方法。其基本原理是利用蓝晶石族矿物(Al2O3·SiO2)(包括蓝晶石、红柱石和硅线石三种同质异象矿物)在高温条件下分解为固相的莫来石(3Al2O3·2SiO2)和液相的SiO2：
3(Al2O3·SiO2)-3Al2O3·2SiO2+SiO2液相的SiO2又与原料中加入的氧化铝粉进一步反应生成莫来石：
3Al2O3+2SiO2-3Al2O3·2SiO2在蓝晶石族矿物微粉中加入适量的氧化铝粉，通过烧结直接制备莫来石陶瓷制品。这样，不用预先制备莫来石熟料，只经过一次烧结工序即可直接获得莫来石陶瓷制品，而且由于微粉分解温度低，分解率高，可降低制品的烧结温度。该材料耐火度高，机械强度大，可用于多种高温窑炉的炉衬、窑具和耐高温陶瓷器件。该方法工艺流程简单、烧结温度低、生产成本低，易于推广、实施。
本发明是通过下述方式实现的。
这种高强度莫来石陶瓷的制备方法，是以蓝晶石族矿物的微米级粉体(以下简称微粉)和氧化铝粉为主要原料，采用下述步骤进行的：
(1)配料步骤：将所述蓝晶石族矿物微粉与氧化铝粉、结合粘土、粘结剂按下述重量比进行配合：
蓝晶石族矿物微粉 ＜20～30μm 60～85％
氧化铝粉 ＜10～20μm 10～25％
结合粘土 ＜80μm 5～15％
液体粘结剂(外加) 8～12％
(2)混料步骤：按所述配合比将原料混合并搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。
(3)成型步骤：将所述泥料用高压成型设备或手工捣打方法制成泥坯。
(4)干燥步骤：将所述泥坯在100～110℃烘干24小时以上，或自然风干2天以上。
(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1300～1430℃烧成(恒温2h)。
本发明中，从原料的制备、配料、混料到干燥、烧成等各个步骤都是采用通用设备进行地。
本发明所述的蓝晶石族矿物是指蓝晶石、红柱石和硅线石三种同质异象矿物，在制备莫来石陶瓷时，只用其中的一种即可，也可将三种矿物中的两种或三种矿物混合使用。
本发明所用的原料中，蓝晶石族矿物微粉是由蓝晶石族矿物的矿石经破碎，采用常规方法如浮选、重选、磁选等选矿方法及常规超细粉碎设备获得的粒度＜20～30μm的微米级粉体。氧化铝粉采用工业通用的α-Al2O3微粉或γ-Al2O3微粉。
本发明所使用的结合粘土为工业通用的耐火粘土原料。液体粘结剂为耐火材料工业通用的粘结剂，如工业级磷酸溶液、纸浆废液、水玻璃溶液等。
本发明所述的莫来石陶瓷可以是各种形状的。
下面用实施例详细说明
实施例1
将蓝晶石矿石经破碎、选矿、超细粉碎后，得到粒度＜20～30μm的蓝晶石微粉。然后按下述步骤进行：
(1)配料步骤：将所述原料按下述重量比配合：
蓝晶石微粉 0～20μm 75％
氧化铝粉 0～20μm 20％
结合粘土 0～80μm 5％
工业磷酸溶液(外加) 10％
(2)混料步骤：按所述配合比将原料混合并搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。
(3)成型步骤：将所述泥料用高压成型设备或手工捣打方法制成泥坯。
(4)干燥步骤：将所述泥坯在100～110℃烘干24小时以上，或自然风干2天以上。
(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1350℃烧成(恒温2h)。
按上述步骤制得的莫来石陶瓷，耐火度＞1700℃，体积密度为2.1～2.2g/cm3，显气孔率为20～25％，常温耐压强度达210～315Mpa，烧成线收缩率为0.2～1.0％。
实施例2
将红柱石矿石经破碎、选矿、超细粉碎后，得到粒度＜20～30μm的红柱石微粉。然后按下述步骤进行：
(1)配料步骤：将所述原料按下述重量比配合：
红柱石微粉 0～20μm 75％
氧化铝粉 0～20μm 20％
结合粘土 0～80μm 5％
工业磷酸溶液(外加) 8％
(2)混料步骤：按所述配合比将原料混合并搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。
(3)成型步骤：将所述泥料用高压成型设备或手工捣打方法制成泥坯。
(4)干燥步骤：将所述泥坯在100～110℃烘干24小时以上，或自然风干2天以上。
(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1400℃烧成(恒温2h)。
按上述步骤制得的莫来石陶瓷，耐火度＞1700℃，体积密度为2.1～2.2g/cm3，显气孔率为25～30％，常温耐压强度达160～237Mpa，烧成线收缩率为0.6～0.8％。
本发明提供了一种高强度莫来石陶瓷的制备方法。该方法原料丰富，工艺流程简单，不用预先制备莫来石熟料，产品耐火度高，机械强度大，烧成收缩小，烧成温度低，有良好的节能效果，易于实施推广。本发明所获得的产品——高强度莫来石陶瓷可制成各种形状的制品，用于多种高温窑炉的炉衬、窑具和耐高温陶瓷器件。