一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法與流程
1.本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法。
背景技術(shù)：
2.陶瓷球是一種硬度大，損耗小，耐腐蝕的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，已成為材料科學(xué)領(lǐng)域迅速發(fā)展的一種材料，具有廣闊的應(yīng)用前景和廣大的應(yīng)用市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的陶瓷球可分為實(shí)心和多孔陶瓷球(包括空心陶瓷球)。cn112209732a通過(guò)網(wǎng)狀鋼球和內(nèi)假心囊的配合使用制備出多孔陶瓷球，但其制備工藝復(fù)雜，燒結(jié)過(guò)程需要惰性氣體保護(hù)。cn212018016u彈性層連接制備出高強(qiáng)度氧化鋯陶瓷球，但存在氣孔率過(guò)低，彈性層易老化等特點(diǎn)。cn112608134a陶瓷球機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙豐富但孔隙以開(kāi)孔為主，吸水率較高。
3.在目前石油化工等領(lǐng)域，需要一種特殊的陶瓷球。首先，它可以應(yīng)用于連續(xù)重整裝置作為散熱載體，而且它的吸水率要極低或?yàn)榱悖员愀邷貧怏w通過(guò)陶瓷球之間的縫隙進(jìn)行均勻的散熱，以及防止油水汽被吸入陶瓷球中而影響產(chǎn)品的性能。其次，這種特殊的陶瓷球需要具有輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，可有效避免由于制備實(shí)心陶瓷球造成的原料浪費(fèi)。同時(shí)由于輕質(zhì)陶瓷球較低的質(zhì)量，可以有效降低其裝填質(zhì)量而保障重整裝置的安全強(qiáng)度。如何得到上述特殊陶瓷球仍是目前亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法，至少能夠解決以下技術(shù)問(wèn)題：現(xiàn)有陶瓷球機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙豐富但吸水率較高。
5.本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
6.一方面，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)陶瓷球的制備方法，制備方法包括：
7.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉為輕質(zhì)粉或多孔原料；
8.步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料；
9.步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于第二陶瓷原料粉的熔點(diǎn)；
10.步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。
11.進(jìn)一步的，第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于步驟4中的燒結(jié)溫度。
12.進(jìn)一步的，第一陶瓷原料粉包括珍珠巖、硅藻土或漂珠中的一種或多種。
13.進(jìn)一步的，燒結(jié)助劑包括氧化鈣、碳酸鈣、氧化鋇、氧化鎂、氧化硅、氫氧化鎂或氧化鈦中的一種或多種。
14.進(jìn)一步的，步驟1中，控制第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：5～
18：7～20。
15.進(jìn)一步的，第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料。
16.進(jìn)一步的，第二陶瓷原料粉包括鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、高嶺土或玻璃粉中的一種或多種。
17.進(jìn)一步的，第三陶瓷原料粉包括快脫粉、干膠粉或α-al2o3中的一種或多種。
18.進(jìn)一步的，步驟2中，第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70～85：100。
19.本發(fā)明還提供了一種輕質(zhì)陶瓷球，采用上述制備方法制備得到。
20.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果之一：
21.(1)本發(fā)明的輕質(zhì)陶瓷球的制備方法通過(guò)采用不同的原料，采用多層團(tuán)粒法制備陶瓷球，并通過(guò)干燥、燒結(jié)陶瓷球，能夠得到高合格率的強(qiáng)度高、吸水率低的高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球。
22.(2)本發(fā)明的制備方法中，由于輕質(zhì)陶瓷球具有致密高強(qiáng)外殼層和疏松多孔內(nèi)殼層的雙殼結(jié)構(gòu)，并且使用高熔點(diǎn)原料作為保護(hù)層，通過(guò)采用高熔點(diǎn)原料作為保護(hù)層，可以有效避免傳統(tǒng)陶瓷球在制備過(guò)程中的破損，變形等問(wèn)題；在燒結(jié)過(guò)程中保護(hù)層可以在外殼玻化過(guò)程中作為支撐，防止球體塌落，同時(shí)可以降低陶瓷球與陶瓷球，陶瓷球與燒結(jié)架之間的粘連，提升產(chǎn)品合格率并且有效改善了傳統(tǒng)陶瓷球?yàn)榉乐拐尺B采用的單層燒結(jié)，有效的提升了生產(chǎn)效率；因此相對(duì)于傳統(tǒng)的陶瓷球，這種陶瓷球兼具致密、強(qiáng)度高、吸水率低、輕質(zhì)多孔、高合格率等特點(diǎn)，綜合性能良好。本發(fā)明的高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球在石油化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
23.(3)本發(fā)明的制備方法中，通過(guò)控制各原料的加料順序、比例、包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速等，能夠得到尺寸均勻的陶瓷球；在陶瓷球的干燥和燒結(jié)過(guò)程中，通過(guò)控制溫度和時(shí)間避免陶瓷球的結(jié)構(gòu)坍塌，最終得到尺寸均勻，圓度好、結(jié)構(gòu)完整的輕質(zhì)陶瓷球。
24.(4)本發(fā)明的制備方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適用性強(qiáng)。
25.本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)說(shuō)明書(shū)實(shí)施例以及附圖中指出的內(nèi)容中來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
附圖說(shuō)明
26.附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
27.圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的燒結(jié)后的陶瓷球光學(xué)圖；
28.圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的燒結(jié)后的陶瓷球去除保護(hù)層的光學(xué)圖；
29.圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的輕質(zhì)陶瓷球破壞外殼層的光學(xué)圖；
30.圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層的低倍sem圖；
31.圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層的高倍sem圖；
32.圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的輕質(zhì)陶瓷球外殼層的sem圖；
33.圖7是本發(fā)明的制備過(guò)程中的燒結(jié)后的陶瓷球的結(jié)構(gòu)示意圖。
34.附圖標(biāo)記：
35.1-內(nèi)殼層、2-外殼層、3-保護(hù)層。
具體實(shí)施方式
36.下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本技術(shù)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
37.本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)陶瓷球的制備方法，包括：
38.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉為輕質(zhì)粉；
39.步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料；
40.步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于第二陶瓷原料粉的熔點(diǎn)且高于燒結(jié)溫度；
41.步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。
42.具體的，上述步驟1中，考慮到內(nèi)殼球需要具有高氣孔率，低密度，強(qiáng)度適中等特點(diǎn)；第一陶瓷原料粉可以為輕質(zhì)粉或多孔原料；例如，第一陶瓷原料粉包括珍珠巖、硅藻土或漂珠中的一種或多種。
43.具體的，上述步驟1和步驟2中，燒結(jié)助劑包括氧化鈣、碳酸鈣、氧化鋇、氧化鎂、氧化硅、氫氧化鎂或氧化鈦中的一種或多種。
44.具體的，上述步驟1和步驟2中，粘結(jié)劑可以采用水，或者含有硅溶膠、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇等低粘度的水溶液。
45.需要說(shuō)明的是，上述步驟1中，燒結(jié)助劑用量過(guò)多會(huì)增加內(nèi)殼球的密度，降低內(nèi)殼球的氣孔率，燒結(jié)助劑用量過(guò)少會(huì)降低內(nèi)殼球的強(qiáng)度；粘結(jié)劑用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致內(nèi)殼球球形不均勻，過(guò)少則使內(nèi)殼球粘結(jié)性能差，合格率低；因此，控制第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：5～18：7～20。
46.考慮到原料混合的均勻性以及成型過(guò)程中陶瓷球性能的均一性；因此，上述步驟1中，將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為多等份，分多次加入進(jìn)行混合。
47.具體的，上述步驟1中，由于燒結(jié)助劑與粘結(jié)劑用量過(guò)少，保證燒結(jié)助劑在原料中的均勻性、保證制品的成型；因此，每等份按照第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的順序依次加入容器中并混合均勻。
48.具體的，上述步驟1中，包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)大或團(tuán)球時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將造成部分內(nèi)殼球破裂，降低成品率，包衣機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)小或團(tuán)球時(shí)間過(guò)短則會(huì)造成內(nèi)殼球體球形較差，致密性降低。因此，控制包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為10～50r/min。團(tuán)球時(shí)間為10～30min。
49.具體的，上述步驟1中，內(nèi)殼球是疏松多孔的；例如，內(nèi)殼球的氣孔率為13％～23％。
50.具體的，上述步驟2中，為了保證制品具有較高的強(qiáng)度與較低的吸水率；第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料。例如第二陶瓷原料粉包括鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、高嶺土或玻璃粉中的一種或多種。
51.具體的，上述步驟2中，為了保證陶瓷球的整體密度與強(qiáng)度適中，第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70～85：100。
52.具體的，上述步驟2中，第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：5～20：10～15。
53.具體的，上述步驟2中，將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為多等份，分多次加入進(jìn)行混合。
54.具體的，上述步驟2中，由于燒結(jié)助劑與粘結(jié)劑用量過(guò)少，為了保證燒結(jié)助劑在原料中的均勻性、保證制品的成型。因此，每等份按照第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的順序依次加入容器中并混合均勻。
55.具體的，上述步驟2中，包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)大或團(tuán)球時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將造成部分內(nèi)殼球破裂，降低成品率；包衣機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)小或團(tuán)球時(shí)間過(guò)短則會(huì)造成內(nèi)殼球體球形較差，致密性降低；因此，控制包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為10～50r/min，控制團(tuán)球時(shí)間為15～25min。
56.具體的，上述步驟3中，為了保證制品存在較高的合格率，避免陶瓷球之間、陶瓷球與燒結(jié)架之間粘連；因此，第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于第二陶瓷原料粉的熔點(diǎn)且高于燒結(jié)溫度。例如第三陶瓷原料粉包括快脫粉、干膠粉或α-al2o3中的一種或多種。
57.具體的，上述步驟3中，為了保證制品脫殼的便捷性，降低制品加工，第三陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70～85：100。
58.具體的，上述步驟3中，包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)大或團(tuán)球時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將造成部分內(nèi)殼球破裂，降低成品率；包衣機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)小或團(tuán)球時(shí)間過(guò)短則會(huì)造成內(nèi)殼球體球形較差，致密性降低。因此，控制包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為10～50r/min控制團(tuán)球時(shí)間為10～15min。
59.需要說(shuō)明的是，陶瓷原料粉的粒度過(guò)大將使燒結(jié)溫度變高，因此，控制第一陶瓷原料粉、第二陶瓷原料粉和第三陶瓷原料粉的粒度為0.11mm以下，例如0.04～0.11mm。
60.具體的，上述步驟4中，考慮到干燥溫度過(guò)高，干燥速率過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致陶瓷球部分破裂，干燥溫度過(guò)低，會(huì)造成干燥不徹底，不利于產(chǎn)品的燒結(jié)；干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成不必要的能源浪費(fèi)，過(guò)短干燥不徹底，不利于燒結(jié)。因此，控制干燥溫度30～120℃，干燥時(shí)間12～36h。
61.具體的，上述步驟4中，考慮到燒結(jié)溫度過(guò)高，第三陶瓷原料粉不利于脫去、造成陶瓷球氣孔率過(guò)低、增加陶瓷球的密度，降低陶瓷球成品率；燒結(jié)溫度過(guò)低會(huì)造成陶瓷球強(qiáng)度過(guò)低；燒結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成不必要的能源浪費(fèi)；燒結(jié)時(shí)間過(guò)短燒結(jié)不完全，影響陶瓷球的性能。因此，控制燒結(jié)溫度為1100～1500℃，時(shí)間1～3h。
62.具體的，上述步驟4中，燒結(jié)后的陶瓷球的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，由內(nèi)到外，包括內(nèi)殼層1、外殼層2和保護(hù)層3。
63.具體的，上述步驟4中，通過(guò)去除保護(hù)層3，得到輕質(zhì)陶瓷球。
64.具體的，上述步驟4中，為了防止保護(hù)層3未去除干凈可能會(huì)導(dǎo)致陶瓷球吸水率偏高，需要將保護(hù)層3去除的干凈。燒結(jié)后的保護(hù)層3極易去除，一部分保護(hù)層3在出爐過(guò)程中受振動(dòng)等因素的影響便可自然脫落。去除保護(hù)層3可以采用放入包衣機(jī)中，控制轉(zhuǎn)速10～30r/min，3～5min即可去除。
65.本發(fā)明還提供了一種輕質(zhì)陶瓷球，采用上述制備方法制備得到，輕質(zhì)陶瓷球由內(nèi)到外，包括內(nèi)殼層1和外殼層2。
66.本發(fā)明的輕質(zhì)陶瓷球強(qiáng)度高，吸水率低，可以稱(chēng)之為高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球。例如，輕質(zhì)陶瓷球的吸水率為0～0.1％，抗壓強(qiáng)度為13～22mpa，體積密度為1.6～2.4g/cm3。
67.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的輕質(zhì)陶瓷球的制備方法通過(guò)采用不同的原料，采用多層團(tuán)粒法制備陶瓷球，并通過(guò)干燥、燒結(jié)陶瓷球，能夠得到高合格率的強(qiáng)度高，吸水率低的高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球。
68.本發(fā)明的制備方法中，由于具有致密高強(qiáng)外殼層和疏松多孔內(nèi)殼層的雙殼結(jié)構(gòu)，并且制備過(guò)程中使用高熔點(diǎn)原料作為保護(hù)層，通過(guò)采用高熔點(diǎn)原料作為保護(hù)層，可以有效避免傳統(tǒng)陶瓷球在制備過(guò)程中的破損，變形等問(wèn)題；在燒結(jié)過(guò)程中保護(hù)層可以在外殼玻化過(guò)程中作為支撐，防止球體塌落，同時(shí)可以降低陶瓷球與陶瓷球，陶瓷球與燒結(jié)架之間的粘連，提升產(chǎn)品合格率并且有效改善了傳統(tǒng)陶瓷球?yàn)榉乐拐尺B采用的單層燒結(jié)，有效的提升了生產(chǎn)效率。
69.因此相對(duì)于傳統(tǒng)的陶瓷球，這種陶瓷球兼具致密、強(qiáng)度高、吸水率低、輕質(zhì)多孔、高合格率等特點(diǎn)。本發(fā)明的高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球在石油化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
70.本發(fā)明的制備方法中，通過(guò)控制各原料的加料順序、比例、包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速等，能夠得到尺寸均勻的陶瓷球；在陶瓷球的干燥和燒結(jié)過(guò)程中，通過(guò)控制溫度和時(shí)間避免陶瓷球的結(jié)構(gòu)坍塌，最終得到尺寸均勻，圓度好、結(jié)構(gòu)完整的輕質(zhì)陶瓷球。
71.本發(fā)明的制備方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適用性強(qiáng)。
72.實(shí)施例1
73.本實(shí)施例提供了一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法。
74.首先將珍珠巖、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石等陶瓷原料經(jīng)過(guò)分別球磨2h后過(guò)150目篩，得到一定細(xì)度的原料粉。
75.制備方法包括：
76.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉包括珍珠巖和硅藻土，珍珠巖和硅藻土的質(zhì)量比為1:1；燒結(jié)助劑包括氧化鎂和氧化鈣，氧化鎂與氧化鈣的質(zhì)量比為1:1；粘結(jié)劑為去離子水；第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：8：9；將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為16min。內(nèi)殼球的氣孔率為14％～19％。
77.步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石與鈉長(zhǎng)石的質(zhì)量比為4:6；燒結(jié)助劑為氧化鈣；粘結(jié)劑為去離子水；第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：5：13；第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為75：100；
78.步驟2中，將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為18min；
79.步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉采用快脫粉；第三陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70：100；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為33r/min，團(tuán)球的時(shí)間為16min；
80.步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。干燥溫度100℃，干燥時(shí)間12h，燒結(jié)溫度為1200℃，時(shí)間2h。
81.圖1所示為本實(shí)施例燒結(jié)后的陶瓷球光學(xué)圖，圖2為燒結(jié)后的陶瓷球去除保護(hù)層的光學(xué)圖；圖3為輕質(zhì)陶瓷球破壞外殼層的光學(xué)圖；
82.圖4為輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層的低倍sem圖；圖5為輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層的高倍sem圖；圖6為輕質(zhì)陶瓷球外殼層的sem圖。
83.本實(shí)施例得到的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層氣孔率14％～19％，陶瓷球吸水率為0～0.08％，抗壓強(qiáng)度為13～18mpa，體積密度為2.1～2.4g/cm3；球體外徑5.8～6.1mm，合格率98％以上。可見(jiàn)，本實(shí)施例的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層疏松多孔、外殼層致密、強(qiáng)度高、吸水率低、輕質(zhì)多孔。
84.實(shí)施例2
85.本實(shí)施例提供了一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法。
86.首先將珍珠巖、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石等陶瓷原料經(jīng)過(guò)分別球磨2h后過(guò)150目篩，得到一定細(xì)度的原料粉。
87.制備方法包括：
88.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉包括珍珠巖和硅藻土，珍珠巖和硅藻土的質(zhì)量比為1:1；燒結(jié)助劑包括氫氧化鎂和氧化鈣，氫氧化鎂與氧化鈣的質(zhì)量比為1:1；粘結(jié)劑為去離子水；第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：10：17；將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為40r/min，團(tuán)球的時(shí)間為21min，內(nèi)殼球的氣孔率為17％～23％。
89.步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石與鈉長(zhǎng)石的質(zhì)量比為1:1；燒結(jié)助劑為氧化鈦；粘結(jié)劑為去離子水；第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：8：13；第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為75：100；
90.步驟2中，將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為23min；
91.步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉采用快脫粉；第三陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為72：100；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為33r/min，團(tuán)球的時(shí)間為17min；
92.步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。干燥溫度50℃，干燥時(shí)間12h，燒結(jié)溫度為1150℃，時(shí)間2h。
93.本實(shí)施例得到的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層氣孔率17％～23％，陶瓷球吸水率為0～0.05％，抗壓強(qiáng)度為15～22mpa，體積密度為1.6～2.3g/cm3；球體外徑6.0～6.3mm，合格率98％以上。可見(jiàn)，本實(shí)施例的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層疏松多孔、外殼層致密、強(qiáng)度高、吸水率低、輕質(zhì)多孔。
94.實(shí)施例3
95.本實(shí)施例提供了一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法。
96.首先將珍珠巖、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石等陶瓷原料經(jīng)過(guò)分別球磨2h后過(guò)150目篩，得到一定細(xì)度的原料粉。
97.制備方法包括：
98.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉包括珍珠巖和漂珠，珍珠巖和漂珠的質(zhì)量比為1:1；燒結(jié)助劑包括氧化鎂和碳酸鈣，氧化鎂與碳酸鈣的質(zhì)量比為1:1；粘結(jié)劑為硅溶膠水溶液；第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：15：17；將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為40r/min，團(tuán)球的時(shí)間為20min，內(nèi)殼球的氣孔率為13％～17％。
99.步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用玻璃粉和鈉長(zhǎng)石，玻璃粉與鈉長(zhǎng)石的質(zhì)量比為6:4；燒結(jié)助劑為氧化鈣；粘結(jié)劑為去離子水；第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：9：14；第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為75：100；
100.步驟2中，將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為24min；
101.步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉采用快脫粉；第三陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為78：100；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為33r/min，團(tuán)球的時(shí)間為18min；
102.步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。干燥溫度80℃，干燥時(shí)間18h，燒結(jié)溫度為1100℃，時(shí)間2h。
103.本實(shí)施例得到的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層氣孔率13～17％，陶瓷球吸水率為0～0.1％，抗壓強(qiáng)度為17～21mpa，體積密度為1.9～2.1g/cm3；球體外徑5.9～6.1mm，合格率98％以上。可見(jiàn)，本實(shí)施例的輕質(zhì)陶瓷球內(nèi)殼層疏松多孔、外殼層致密、強(qiáng)度高、吸水率低、輕質(zhì)多孔。
104.對(duì)比例1
105.本對(duì)比例提供了一種陶瓷球及其制備方法。
106.首先將珍珠巖等陶瓷原料經(jīng)過(guò)分別球磨2h后過(guò)150目篩，得到一定細(xì)度的原料粉。
107.制備方法包括：
108.步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉包括珍珠巖和硅藻土，珍珠巖和硅藻土的質(zhì)量比為1:1；燒結(jié)助劑包括氧化鎂和氧化鈣，氧化鎂與氧化鈣的質(zhì)量比為1:1；粘結(jié)劑為去離子水；第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：8：9；將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為16min。
109.步驟2、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉采用快脫粉；第三陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70：100；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為33r/min，團(tuán)球的時(shí)間為16min；
110.步驟3、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉。干燥溫度100℃，干燥時(shí)間12h，燒結(jié)溫度為1200℃，時(shí)間2h。
111.對(duì)比例1制備的陶瓷球的結(jié)構(gòu)只包括內(nèi)殼球，陶瓷球的氣孔率為15～20％，陶瓷球
吸水率為9.0～10.0％,抗壓強(qiáng)度為9～11mpa，體積密度為1.8～2.2g/cm3；球體外徑6.0～6.3mm，合格率98％以上。本對(duì)比例的陶瓷球吸水率較高，抗壓強(qiáng)度較低。
112.對(duì)比例2：
113.本對(duì)比例提供了一種陶瓷球及其制備方法。
114.首先將鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石等陶瓷原料經(jīng)過(guò)分別球磨2h后過(guò)150目篩，得到一定細(xì)度的原料粉。
115.制備方法包括：
116.步驟1中，將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑均分為3等份，分3次加入進(jìn)行混合，將混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到陶瓷球坯料；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為30r/min，團(tuán)球的時(shí)間為23min。
117.步驟2、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到陶瓷球坯料表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉采用快脫粉；第三陶瓷原料粉與第二陶瓷原料粉的質(zhì)量比為72：100；包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速為33r/min，團(tuán)球的時(shí)間為17min；
118.步驟3、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到陶瓷球。干燥溫度50℃，干燥時(shí)間12h，燒結(jié)溫度為1150℃，時(shí)間2h。
119.對(duì)比例2制備的陶瓷球的氣孔率為0～0.05％,陶瓷球吸水率為0～0.05％，抗壓強(qiáng)度為17～25mpa，體積密度為2.5～2.82g/cm3；球體外徑6.0～6.2mm，合格率97％以上。
120.實(shí)施例1-3以及對(duì)比例1-2的相關(guān)參數(shù)對(duì)比表如下表1所示，由表1可以看出，對(duì)于采用相同制備方法、相同陶瓷原料粉，制備得到不同結(jié)構(gòu)的球體外徑尺寸范圍相近的陶瓷球，本發(fā)明的實(shí)施例的近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球的孔隙率較大，強(qiáng)度較高，吸水率低。
121.對(duì)于石油化工等領(lǐng)域而言，氣孔率越高可以減少體積密度，降低產(chǎn)品質(zhì)量，吸水率越低可以降低化工產(chǎn)品的損耗，強(qiáng)度越大可以保證陶瓷球較低的破損率。同時(shí)本技術(shù)制備的陶瓷球，氣孔以閉口孔為主，從而有效避免了由于通孔陶瓷球易孔隙堵塞等不良影響，因此本技術(shù)的近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球具有更好的應(yīng)用前景。
122.表1實(shí)施例1-3以及對(duì)比例1-2的相關(guān)性能對(duì)比表
[0123][0124]
[0125]
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種輕質(zhì)陶瓷球的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：步驟1、將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉均勻地撒到包衣機(jī)內(nèi)，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉為輕質(zhì)粉或多孔原料；步驟2、將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉均勻地撒到內(nèi)殼球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料；步驟3、將第三陶瓷原料粉均勻地撒到雙層陶瓷球表面，然后啟動(dòng)包衣機(jī)進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于第二陶瓷原料粉的熔點(diǎn)；步驟4、干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于所述步驟4中的燒結(jié)溫度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一陶瓷原料粉包括珍珠巖、硅藻土或漂珠中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)助劑包括氧化鈣、碳酸鈣、氧化鋇、氧化鎂、氧化硅、氫氧化鎂或氧化鈦中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，控制第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：5～18：7～20。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第二陶瓷原料粉包括鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、高嶺土或玻璃粉中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第三陶瓷原料粉包括快脫粉、干膠粉或α-al2o3中的一種或多種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，第二陶瓷原料粉與第一陶瓷原料粉的質(zhì)量比為70～85：100。10.一種輕質(zhì)陶瓷球，其特征在于，采用上述權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)陶瓷球及其制備方法，屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有陶瓷球機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙豐富但吸水率較高的問(wèn)題。包括：將第一陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第一混合粉，將第一混合粉進(jìn)行團(tuán)球，制備得到內(nèi)殼球；第一陶瓷原料粉為輕質(zhì)粉或多孔原料；將第二陶瓷原料粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑混合均勻得到第二混合粉，將第二混合粉撒到內(nèi)殼球表面，進(jìn)行團(tuán)球，得到雙層陶瓷球；第二陶瓷原料粉采用低熔點(diǎn)高強(qiáng)度的粉料；將第三陶瓷原料粉撒到雙層陶瓷球表面，進(jìn)行團(tuán)球，得到陶瓷球；第三陶瓷原料粉的熔點(diǎn)高于第二陶瓷原料粉的熔點(diǎn)；干燥、燒結(jié)陶瓷球后除去第三陶瓷原料粉，得到輕質(zhì)陶瓷球。本發(fā)明能夠得到高強(qiáng)度近零吸水率輕質(zhì)陶瓷球。質(zhì)陶瓷球。質(zhì)陶瓷球。
