一种中铝瓷球及其制作方法【技术领域】
本发明涉及中铝瓷球的配方技术领域，具体涉及一种中铝瓷球及其制作方法。
【背景技术】
众所周知，含铝瓷球的种类很多，有普通含铝瓷球、中铝瓷球、高铝瓷球、活性氧化
铝瓷球、惰性氧化铝瓷球等，它们不仅具有较好的强度、耐磨性、耐酸碱和腐蚀，而且无毒、
无味并具有净化、吸附、催化保护和干燥作用，可用于化工、石化、化肥、制药、冶炼、建材、燃
气和环保等行业，用途非常广泛。随着瓷球含铝量的增大，中铝瓷球、活性氧化铝瓷和高铝
瓷球具有的强度更高、耐磨性更好、密度更大的特点，使用效果也相当明显，因此它们在上
述行业中已得到了很好的普及应用，中铝瓷球、活性氧化铝瓷球和高铝瓷球的需求量也就
越来越大，其中高品质的中铝瓷球和高铝瓷球的需求量又占大部份。中铝瓷球Al2O3含量一
般为60-70％，高铝瓷球Al2O3含量一般为90％以上，而高品质的中铝瓷球Al2O3含量在65％
以上。目前由于中铝瓷球和高铝瓷球中含Al2O3量高，生产厂家大都采用Al2O3含量在75-
80％的熟铝矿作为主要原料来制取中铝瓷球和高铝瓷球，随着中铝瓷球和高铝瓷球需求量
日益增大，用于制取中铝瓷球和高铝瓷球的原料—熟铝矿、特别是高品质的熟铝矿越来越
稀缺，造成熟铝矿供应紧缺，价格也一路攀升，不仅使高铝瓷球的生产需求量受到限制，而
且使中铝瓷球的生产需求量也受到了较大的影响。在不添加中品质熟铝矿与高品质熟铝矿
的情况下，仅仅采用低质熟铝矿为主要原料并且与现有的辅料搭配时，中铝瓷球制造工艺
方法无法达到高铝瓷球性能，与中铝瓷球、特别高品质的中铝瓷的性能相比也相差较大，压
制过程难以使球坯形成，烧成时温度难以控制，由此造成企业生产困难，产品质量波动大，
不仅增加了企业的生产成本，而且还影响产品的使用效果。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种中铝瓷球及其制作方法。
本发明拥有经济合理的原料配方，选用低品质的熟铝矿与其他辅料的混合作用，即能制备
出与高铝瓷球优良性能相媲美的中铝瓷球，工厂可生产大量性价比较高的产品。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种中铝瓷球，主要由以下重量
份的原料制成：低质熟铝矿粉料400-500份、高岭土20-30份、重晶石20-30份、白云石20-30
份、钾钠长石10-20份、回笼料200-300份、砖块300-400份、硫酸钙40-60份、矿物纤维30-40
份、碳纤维10-15份及黑土矿40-60份。
进一步地，一种中铝瓷球，主要由以下重量份的原料制成：低质熟铝矿粉料410-
490份、高岭土21-29份、重晶石21-29份、白云石21-29份、钾钠长石11-19份、回笼料210-290
份、砖块310-390份、硫酸钙45-55份、矿物纤维31-39份、碳纤维11-14份及黑土矿45-55份。
进一步地，一种中铝瓷球，主要由以下重量份的原料制成：低质熟铝矿粉料450份、
高岭土25份、重晶石25份、白云石25份、钾钠长石15份、回笼料280份、砖块350份、硫酸钙50
份、矿物纤维35份、碳纤维13份及黑土矿50份。
进一步地，所述低质熟铝矿粉料所含氧化铝的质量百分比为50％-55％。
进一步地，一种中铝瓷球的制作方法，包括以下步骤：
a、低质熟铝矿的处理：将低质熟铝矿经过粉碎并过筛，得到低质熟铝矿粉料；
b、混料及除铁：将所述低质熟铝矿粉料、高岭土、重晶石、白云石、钾钠长石、回笼
料、砖块、硫酸钙、矿物纤维、碳纤维及黑土矿称量，后混合得到混合物；将混合物放入球磨
机中进行粗磨，粗磨所得的粉料过400目筛网后，再移入池中进行第一次湿洗除铁；将除铁
后的混合物再次放入球磨机中进行精磨，精磨所得的物料过700目筛网，然后再移入池中进
行第二次湿洗除铁，即制成浆料；
c、造粉：对步骤b所得的浆料进行喷雾干燥，干燥后过500目筛，即制得熟铝矿复合
造粒粉；将喷雾干燥过程中产生的粉尘经过处理得到粉尘颗粒，且将所述粉尘颗粒与瓷球
碎料按重量比1:10混合，得到回笼料，并通过循环系统循环利用至步骤b中；
d、成型：将所述熟铝矿复合造粒粉在80℃的温度下干燥，后放入模具中，并在
30MPa的压机中由气压和液压共同作用而压制成型，制得半成品球坯；
e、烧成：将所述半成品球坯在80-150℃的温度下干燥40-48h，后放入烧结炉中；调
节烧结温度以100℃/h的上升速率从室温上升至1300℃，再保温4-5h；然后依次通过风冷
0.5h和自然冷2.5h的方式冷却，即制得中铝瓷球成品。
进一步地，所述步骤a中低质熟铝矿先后经过颚式破碎和对辊粉碎处理，并过200
目筛。
进一步地，所述步骤c喷雾干燥需控制浆料水分的含量为浆料总重量的3％-4％。
进一步地，所述步骤c中所述粉尘颗粒由粉尘经过旋风及水喷淋除尘器处理而得。
进一步地，所述步骤e中所使用的烧结炉内表面设置有纳米板块。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明为中铝瓷球配方体系，所采用的原料较少且成本低。低质熟铝矿粉料为
瓷球原料中的低质原料，本发明选用低质原料给制造瓷球拓宽了选材范围，能增强瓷球的
物理化学特性，亦可降低10-15％的生产成本，达到节能高效，有利于经济健康可持续发展。
配方中高岭土、重晶石和白云石的结合能降低磨耗量，使瓷球更坚固，不易被磨损；且还具
有良好的可塑性和耐火性等理化性质，可防止增塑剂渗移。砖块、钾钠长石和黑土矿的结合
使瓷球具有良好的力学性能，优异的阻燃、耐热性能，耐辐射性、耐久性和耐腐蚀性。硫酸
钙、碳纤维和矿物纤维的加入，使瓷球具有许多优良性能；碳纤维的轴向强度和模量高，密
度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和
金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好；碳纤维、硫酸钙与矿物纤维的混合，
在研磨时体现出具有硬度高、体积密度大、耐腐蚀等优点，其粉碎效率和耐磨损大大优于普
通球石或天然鹅卵石，又具有惰性瓷球的耐高温、高压和高机械强度的特性，性价比高。回
笼料是由步骤b中的粉尘颗粒与瓷球碎料按重量比1:10混合得到，瓷球材料具有密度、机械
强度高，耐磨性能好的特点；加工成熟的瓷球产品配以所述粉尘颗粒再回炉加工，即可作为
支撑和保护强度不高的活性催化剂，在双重瓷球材料的作用下，便可制成具有耐高温高压，
吸水率低，化学性能稳定特点的产品，则使产品能经受酸、碱及其它有机溶剂的腐蚀，并能
经受生产过程中出现的温度变化。再者，废瓷球可以循环使用，有效的利用原材料，降低了
成本。
2.本发明以低质熟铝矿粉料和回笼料作为基础材料，配以砖块、钾钠长石、黑生
矿、高岭土、重晶石硫酸钙、碳纤维、矿物纤维、和白云石，能提高瓷球的刚度、硬度和抗压强
度，降低吸水率、磨耗量和空隙率，降低加固成本；原料的合理使用使得瓷球颜色呈暗灰色
系，且具有较好的陶瓷性能。因此，采用本发明的配方，既能制备出与高铝瓷球优良性能相
媲美的中铝瓷球，又能减小优质熟铝矿原料的短缺带来的成本压力，工厂可使用低品质的
熟铝矿生产大量性价比较高的产品。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何
方式限制本发明。
一种中铝瓷球，主要由低质熟铝矿粉料、高岭土、重晶石、白云石、钾钠长石、回笼
料、砖块、硫酸钙、矿物纤维、碳纤维及黑土矿制成。其中，实施例1-5中以上原料的具体含量
见表1。
表1实施例1-5中铝瓷球的原料及含量(单位：kg)
原料
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
低质熟铝矿粉料
400
410
450
490
500
高岭土
20
21
25
29
30
重晶石
20
21
25
29
30
白云石
20
21
25
29
30
钾钠长石
10
11
15
19
20
回笼料
200
210
280
290
300
砖块
300
310
350
390
400
黑土矿
40
45
50
55
60
硫酸钙
40
45
50
55
60
碳纤维
10
11
13
14
15
矿物纤维
30
31
35
39
40
实施例1-5的中铝瓷球的生产工艺均相同，所述生产工艺包括以下方法进行制作：
一种中铝瓷球的生产工艺，包括以下步骤：
a、低质熟铝矿的处理：将所含氧化铝的质量百分比为50％-55％的低质熟铝矿粉
料先后经过颚式破碎和对辊粉碎处理，并过200目筛，得到低质熟铝矿粉料；
b、混料及除铁：将所述低质熟铝矿粉料、高岭土、重晶石、白云石、钾钠长石、回笼
料、砖块、硫酸钙、矿物纤维、碳纤维及黑土矿称量，后混合得到混合物；将混合物放入球磨
机中进行粗磨，粗磨所得的粉料过400目筛网后，再移入池中进行第一次湿洗除铁；将除铁
后的混合物再次放入球磨机中进行精磨，精磨所得的物料过700目筛网，然后再移入池中进
行第二次湿洗除铁，即制成浆料；
c、造粉：对步骤c所得的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥需控制浆料水分的含量为浆
料总重量的3％-4％，干燥后过500目筛，即制得熟铝矿复合造粒粉；将喷雾干燥过程中产生
的粉尘经过处理得到粉尘颗粒，且将所述粉尘颗粒与瓷球碎料按重量比1:10混合，得到回
笼料，并通过循环系统循环利用至步骤b中；所述粉尘颗粒由粉尘经过旋风及水喷淋除尘器
处理而得。
d、成型：将所述熟铝矿复合造粒粉在80℃的温度下干燥，后放入模具中，并在
30MPa的压机中由气压和液压共同作用而压制成型，制得半成品球坯；
e、烧成：将所述半成品球坯在80-150℃的温度下干燥40-48h，后放入烧结炉中；调
节烧结温度以100℃/h的上升速率从室温上升至1300℃，再保温4-5h；然后依次通过风冷
0.5h和自然冷2.5h的方式冷却，即制得中铝瓷球成品。所述烧结炉内部表面设置有纳米板
块。
在本发明中，由于采用了上述配方，配方中原料相互搭配，性能互补叠加，具有长
久的力学特性。陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以
上，通过上述配方的结合，可突出瓷球在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀
能力的良好化学稳定性。
在本发明中，除了配方的作用外，球磨与除铁相间进行，即可以把铁锈完全除掉，
铁质的消除将增加瓷件的电气性能，使瓷件表面没有熔斑和熔洞、有利于制品质量。喷雾干
燥控制浆料水份为浆料总重量的3％-4％，控制适当的水量使得浆料能达到良好的干燥效
果，产品的空隙率和吸水率均有所降低。喷雾干燥还能使原料形成均匀的熟铝矿复合造粒
粉，减少粉尘颗粒的产生，并且可以使得产品磨耗量减少。烧结炉内部表面设置有纳米板
块，具有良好的保温效果，可增加步骤e中于80-150℃的干燥保温时间，减少1300℃的烧成
时间，有利于提高莫氏硬度和抗压强度，节约能源。
为了体现本发明具有吸水率低、莫氏硬度高、磨耗低等优点的中铝瓷球，实验室对
本发明所有实施例制得的中铝瓷球进行了性能检测，本发明实验检验结果与测试数据详见
表2；并与专利号为201110036768.0，公告号为102180654A所公开的利用低质原料生产高品
质中铝瓷球的工艺方法的性能测试数据作对比，利用低质原料生产高品质中铝瓷球的工艺
方法的性能测试数据详见表3。
表2实施例1-5中铝瓷球的性能测试数据
测试项目
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
比重(g/cm3)
3.03
3.05
3.10
3.11
3.12
吸水率(％)
0.1
0.11
0.16
0.13
0.16
磨耗(‰)
0.23
0.25
0.26
0.25
0.26
莫氏硬度(Kgf/cm2Mpa)
9.4
9.3
9.2
9.3
9
抗压强度(MPa)
18.6
18.1
18.4
18.6
18.5
空隙率(％)
43
45
46
47
47
表3利用低质原料生产高品质中铝瓷球的性能测试数据
通过表2与表3的对比，首先，本发明实施例1-5所制得中铝瓷球的物理性能良好，
本发明吸水率和磨耗均略低于对比例的吸水率和磨耗；吸水率低、磨耗低有利于产品的保
存及延长寿命，瓷球不会因为吸附太多水分而使得瓷球产生松动；比重、莫氏硬度和抗压强
度均高于对比例的比重、莫氏硬度和抗压强度；本发明比重、硬度和抗压强度均较高，说明
本发明的瓷球不易起泡，硬度大，产生撞击时也不易产生裂纹。最后，本发明空隙率则与对
比例的空隙率基本持平。所以本发明实施例1-5所制得的中铝瓷球相较对比例，其物理性能
符合国家标准，性能较好，并且，吸水率与磨耗明显降低。
本发明通过对低质熟铝矿的粉碎处理、球磨与除铁的相间进行和烧结炉内部表面
纳米板块的设置，改善了中铝瓷球在生产过程中大量耗费能源，在严格控制工艺的时间及
顺序后，将使所有原料在混合时能够达到均匀，从而使制得的中铝瓷球硬度趋于平稳且均
达标；抗压强度也优于对比例。
尤其，本发明由低质熟铝矿粉料、高岭土、重晶石、白云石、钾钠长石、回笼料、砖
块、硫酸钙、碳纤维、矿物纤维及黑土矿11种原料制备而成，对比例是由熟铝矿粉料、水铝
石、黏土、高效溶剂组分和稀释剂制备而成，原料为5种，但其中还需要加入中品质的中铝瓷
球以提高其性能，中品质的中铝瓷球成本昂贵，没有性价比，不利于推广。通过上述对比，本
发明性能优于对比例的性能，因此，本发明相较对比例，其原料成本低，性能好。说明本发明
的配方能提升中铝瓷球的物理性能，值得推广。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发
明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属
于本发明所涵盖专利范围。