一种耐热陶瓷及其制备工艺的制作方法

文档序号:28431257发布日期:2022-01-12 01:12阅读:328来源:国知局

1.本发明属于耐热陶瓷技术领域,具体涉及一种耐热陶瓷;尤其还涉及一种耐热陶瓷的制备工艺。


背景技术:

2.陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成型和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。
3.目前的耐热陶瓷中主要起到耐热作用的材料是锂辉石和透锂长石,由于现阶段系能源的发展,锂材料主要应用于新能源领域,随着锂材料资源越来越少,废旧锂材料的回收利用显得尤为重要,因此我们提出一种耐热陶瓷及其制备工艺。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种耐热陶瓷及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
6.一种耐热陶瓷,按质量份数计,该耐热陶瓷的配方包括:废旧锂电池粉碎料55-120份、石英20-50份、高岭土100-140份;
7.所述废旧锂电池粉碎料具体的制备方法为:
8.s1、将废旧锂电池中放入粉碎机粉碎,然后将粉碎后的废旧锂电池放入破碎机中将结块打散;
9.s2、通过筛分后将废旧锂电池粉碎料加入搅拌机中采用30r/min-50r/min的转速匀速搅拌,保持2h-3h;
10.s3、将搅拌混合后的废旧锂电池粉碎料取出,并过200目筛,将筛分出的结块重复s1进行二次粉碎。
11.优选的,废旧锂电池粉碎料55份、石英20份、高岭土100份。
12.优选的,废旧锂电池粉碎料90份、石英35份、高岭土130份。
13.优选的,废旧锂电池粉碎料120份、石英50份、高岭土140份。
14.一种耐热陶瓷的制备工艺,包括以下步骤:
15.s1、备料,根据耐热陶瓷的配方,按照质量分数称取所有材料,备用;
16.s2、原料筛分,通过150目筛对高岭土进行筛分,将筛出的高岭土结块通过粉碎机粉碎后,通过150目筛进行二次筛分;
17.s3、混料,将过筛后的高岭土与石英、废旧锂电池粉碎料放入混料机进行低速搅拌,搅拌时长为30min-60min;
18.s4、研磨,将上述混合后的材料按照原料:球磨子:水的质量比为1:1.5:0.6进行研磨,制成浆料;
19.s5、浆料过筛,将上述浆料过220目筛,及其中结块筛除,然后采用压榨的方式练泥,备用;
20.s6、成型和修坯:将练好的泥条滚压成型,按照需求挤出成型陶瓷,修整成型陶瓷表面,剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料;
21.s7、烧制,将上述成型陶瓷放入烧结炉中烧制,烧结炉的烧制温度为1100℃-1280℃,烧制时长为8h-12h,得到耐热陶瓷。
22.优选的,步骤s3中所述的低速搅拌的转速为20r/min-35r/min,所述中速搅拌的转速为50r/min-70r/min。
23.优选的,步骤s6中所述的压榨的方式练泥,具体采用压滤机进行压榨练泥。
24.本发明的技术效果和优点:
25.本发明中,通过采用废旧锂电池粉碎料代替现有技术中的锂辉石或者透锂长石,彻底解决了现有的耐热陶瓷严重依赖锂辉石和透锂长石的局面,大幅降低了制备成本,节约了锂矿资源,并且配份组成简单,制备出的耐热陶瓷耐热性能稳定。
具体实施方式
26.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.一种耐热陶瓷,该耐热陶瓷的配方包括:废旧锂电池粉碎料55份、石英20份、高岭土100份;
29.所述废旧锂电池粉碎料具体的制备方法为:
30.s1、将废旧锂电池中放入粉碎机粉碎,然后将粉碎后的废旧锂电池放入破碎机中将结块打散;
31.s2、通过筛分后将废旧锂电池粉碎料加入搅拌机中采用30r/min-50r/min的转速匀速搅拌,保持2h-3h;
32.s3、将搅拌混合后的废旧锂电池粉碎料取出,并过200目筛,将筛分出的结块重复s1进行二次粉碎。
33.通过采用石英以及废旧锂电池中提取出的废旧锂电池粉碎料,以及将上述两者通过配份组合作为耐热陶瓷中起耐热作用的原料,代替现有技术中的锂辉石或者透锂长石,彻底解决了现有的耐热陶瓷严重依赖锂辉石和透锂长石的局面,大幅降低了制备成本,节约了锂矿资源,并且配份组成简单,制备出的耐热陶瓷耐热性能稳定;
34.再者,废旧锂电池粉碎料中含有一定量的石墨和磷酸铁,因此,在制备本耐热陶瓷的时候,无需在另外加入石墨和磷酸铁,进一步节约成本。
35.一种耐热陶瓷的制备工艺,包括以下步骤:
36.s1、备料,根据耐热陶瓷的配方,按照质量分数称取所有材料,备用;
37.s2、原料筛分,通过150目筛对高岭土进行筛分,将筛出的高岭土结块通过粉碎机粉碎后,通过150目筛进行二次筛分;
38.s3、混料,将过筛后的高岭土与石英、废旧锂电池粉碎料放入混料机进行低速搅拌,搅拌时长为30min-60min,然后将明胶加入进行中速搅拌,搅拌时长为60min-90min;
39.步骤s3中所述的低速搅拌的转速为20r/min-35r/min,所述中速搅拌的转速为50r/min-70r/min;
40.s4、研磨,将上述混合后的材料按照原料:球磨子:水的质量比为1:1.5:0.6进行研磨,制成浆料;
41.其中,研磨采用球磨机进行研磨,球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部主要部分组成,中空轴采用铸钢件,内衬可拆换,回转大齿轮采用铸件滚齿加工,筒体内镶有耐磨衬板,具有良好的耐磨性;
42.球磨机主机包括筒体,筒体内镶有用耐磨材料制成的衬,有承载筒体并维系其旋转的轴承,还要有驱动部分,如电动机,和传动齿轮,皮带轮,三角带,筒体为长的圆筒,筒内装有研磨体,筒体为钢板制造,有钢制衬板与筒体固定,研磨体一般为钢制圆球,并按不同直径和一定比例装入筒中,研磨体也可用钢段,根据研磨物料的粒度加以选择,物料由球磨机进料端空心轴装入筒体内,当球磨机筒体转动时候,研磨体由于惯性和离心力作用,摩擦力的作用,使它附在筒体衬板上被筒体带走,当被带到一定的高度时候,由于其本身的重力作用而被抛落,下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎;
43.物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓,该仓内有阶梯衬板或波纹衬板,内装各种规格钢球,筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下,对物料产生重击和研磨作用,物料在第一仓达到粗磨后,经单层隔仓板进入第二仓,该仓内镶有平衬板,内有钢球,将物料进一步研磨;
44.筒体在回转的过程中,研磨体也有滑落现象,在滑落过程中给物料以研磨作用,为了有效的利用研磨作用,对物料粒度较大的一般二十目磨细时候,把磨体筒体用隔仓板分隔为二段,即成为双仓,物料进入第一仓时候被钢球击碎,物料进入第二仓时候,钢段对物料进行研磨,磨细合格的物料从出料端空心轴排出;
45.当圆筒绕水平轴线以一定的转速回转时,装在筒内的介质和原料在离心力和摩擦力的作用下,随着筒体达到一定的高度,当自身的重力大于离心力时,便脱离筒体内壁抛射下落或滚下,由于冲击力而击碎研磨材料;
46.s5、浆料过筛,将上述浆料过220目筛,及其中结块筛除,然后采用压榨的方式练泥,备用;
47.步骤s6中所述的压榨的方式练泥,具体采用压滤机进行压榨练泥;
48.压滤机的结构由机架、压紧机构和过滤机构三部分组成:
49.机架是压滤机的基础部件,两端是止推板和压紧头,两侧的大梁将二者连执着起来,大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板;
50.1、止推板:它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上,厢式压滤机的止推板中间是进料孔,四个角还有四个孔,上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口,下两角为出口;
51.2、压紧板:用以压紧滤板滤框,两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动;
52.3、大梁:是承重构件,根据使用环境防腐的要求,可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆;
53.压紧机构分为三大类,具体为:手动压紧机构、机械压紧机构、液压压紧机构;
54.手动压紧:是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧;
55.机械压紧:压紧机构由电动机配置先进的过载保护器减速器、齿轮付、丝杆和固定螺母组成,压紧时,电动机正转,带动减速器、齿轮付,使丝杆在固定丝母中转动,推动压紧板将滤板、滤框压紧,当压紧力越来越大时,电机负载电流增大,当大到保护器设定的电流值时,达到最大压紧力,电机切断电源,停止转动,由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角,能可靠地保证工作过程中的压紧状态,退回时,电机反转,当压紧板上的压块,触压到行程开关时退回停止;
56.液压压紧:液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰卡片液压站的结构组成有:电机、油泵、溢流阀调节压力、换向阀、压力表、油路、油箱,液压压紧机械压紧时,由液压站供高压油,油缸与活塞构成的元件腔充满油液,当压力大于压紧板运行的摩擦阻力时,压紧板缓慢地压紧滤板,当压紧力达到溢流阀设定的压力值由压力表指针显示时,滤板、滤框板框式或滤板厢式被压紧,溢流阀开始卸荷,这时,切断电机电源,压紧动作完成,退回时,换向阀换向,压力油进入油缸的有杆腔,当油压能克服压紧板的摩擦阻力时,压紧板开始退回,液压压紧为自动保压时,压紧力是由电接点压力表控制的,将压力表的上限指针和下限指针设定在工艺要求的数值,当压紧力达到压力表的上限时,电源切断,油泵停止供电,由于油路系统可能产生的内漏和外漏造成压紧力下降,当降到压力表下限指针时,电源接通,油泵开始供油,压力达到上限时,电源切断,油泵停止供油,这样循环以达到过滤物料的过程中保证压紧力的效果;
57.过滤机构由滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成,滤板两侧由滤布包覆,需配置压榨隔膜时,一组滤板由隔膜板和侧板组成,隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜,隔膜外边包覆着滤布,侧板即普通的滤板,物料从止推板上的时料孔进入各滤室,固体颗粒因其粒径大于过滤介质滤布的孔径被截留在滤室里,滤液则从滤板下方的出液孔流出,滤饼需要榨干时,除用隔膜压榨外,还可用压缩空气或蒸气,从洗涤口通入,气流冲去滤饼中的水份,以降低滤饼的含水率;
58.过滤方式具体为:
59.滤液流出的方式分明流过滤和暗流过滤,
60.a、明流过滤:每个滤板的下方出液孔上装有水咀,滤液直观地从水咀里流出,
61.b、暗流过滤:每个滤板的下方设有出液通道孔,若干块滤板的出液孔连成一个出液通道,由止推板下方的出液孔相连接的管道排出,
62.洗涤方式具体为:
63.滤饼需要洗涤时,有明流单向洗涤和双向洗涤,暗流单向洗涤和双向洗涤,
64.a、明流单向洗涤是,洗液从止推板的洗液进孔依次进入,穿过滤布再穿过滤饼,从无孔滤板流出,这时有孔板的出液水咀处于关闭状态,无孔板的出液水咀是开启状态,
65.b、明流双向洗涤是,洗液从止推板上方的两侧洗液进孔先后两次洗涤,即洗液先从一侧洗涤再从另一侧洗涤,洗液的出口同进口是对角线方向,所以又叫双向交叉洗涤,
66.c、暗流单向流涤是,洗液从止推板的洗液进孔依次进入有孔板,穿过滤布再穿过滤饼,从无孔滤板流出,
67.d、暗流双向洗涤是洗液从止板上方的两侧的两个洗液进孔先后两次洗涤,即洗涤先从一侧洗涤,再从另一侧洗涤,洗液的出口是对角线方向,所以又叫暗流双向交叉洗涤,
68.其中,滤布是一种主要过滤介质,滤布的选用和使用,对过滤效果有决定性的作用,选用时要根据过滤物料的ph值,固体粒径等因素选用合适的滤布材质和孔径以保证低的过滤成本和高的过滤效率,使用时,要保证滤布平整不打折,孔径畅通;
69.s6、成型和修坯:将练好的泥条滚压成型,按照需求挤出成型陶瓷,修整成型陶瓷表面,剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料;
70.s7、烧制,将上述成型陶瓷放入烧结炉中烧制,烧结炉的烧制温度为1100℃-1280℃,烧制时长为8h-12h,得到耐热陶瓷。
71.实施例2
72.与实施例1不同的地方在于:该耐热陶瓷的配方包括:废旧锂电池粉碎料90份、石英35份、高岭土130份。
73.其中,上述配方中可选择性加入部分透锂长石粉末。
74.实施例3
75.与实施例1不同的地方在于:该耐热陶瓷的配方包括:废旧锂电池粉碎料120份、石英50份、高岭土140份。
76.其中,上述配方中可选择性加入部分锂辉石粉末。
77.本发明三组实施例的具体配方数据如下表:
[0078] 实施例1实施例2实施例3废旧锂电池粉碎料55份90份120份石英20份35份50份高岭土100份130份140份
[0079]
本发明采用废旧锂电池粉碎料作为耐热陶瓷原料,废旧锂电池粉碎料粉碎料中含有锂元素成分,并且还含有一定量的磷酸铁和石墨成分,在制备耐热陶瓷时,无需再另外添加磷酸铁和石墨,节约成本。
[0080]
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或30者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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