本發(fā)明涉及陶瓷材料技術領域，具體涉及一種陶瓷研磨體及其制備方法。
背景技術：
陶瓷、水泥、火電、冶金、礦山等行業(yè)，在生產中需要用球磨機進行磨粉。
目前，在干法粉磨工藝中，大都采用球磨機來粉磨物料，研磨體基本采用鋼球和鋼鍛作為研磨體，由于其密度大，質量重，運轉需要使用大功率電機，這樣耗費的電能就很高，不利于節(jié)能減排，同時這種材質的研磨體耐磨性也較差。而且在粉磨過程中，磨損下來的鐵質材料會混入粉磨的產品中，對白色粉狀產品的顏色會有一定影響。
在濕法粉磨工藝中，已經(jīng)有采用陶瓷研磨體代替鋼球和鋼鍛來粉磨陶瓷類原料的案例。
然而，現(xiàn)有的陶瓷研磨體由于大都采用噴霧造粒成型工藝，內部孔隙率較大，結構缺陷較多，強度還較低，抗沖擊性能差，用于干法粉磨工藝過程容易脫皮、易碎，造成研磨效率的降低，不能滿足干法粉磨使用要求。
不難看出，現(xiàn)有技術尚有待進一步改善。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種耐磨性、抗沖擊性能俱佳的陶瓷研磨體及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術方案：
本發(fā)明的陶瓷研磨體，包括以下重量份數(shù)的原料：高鋁礬土70-95份，高嶺土6-20份，石墨粉2-10份，復合低溫助熔劑1-6份；
所述復合助劑的質量百分組成為：鉀冰晶石(K3AlF6)25-30％、螢石(CaF2)15-25％，氟化鎂(MgF2)15-25％、純堿(Na2CO3)25-35％。
作為優(yōu)選的，所述陶瓷研磨體包括以下重量份數(shù)的原料：高鋁礬土80份，高嶺土11份，石墨粉5份，復合低溫助熔劑4份。
作為優(yōu)選的，所述復合助劑的質量百分組成為：鉀冰晶石(K3AlF6)30％、螢石(CaF2)20％，氟化鎂(MgF2)20％、純堿(Na2CO3)30％。
作為優(yōu)選的，所述高鋁礬土中的Al2O3的質量含量≥90％。
一種陶瓷研磨體的制備方法：將高鋁礬土、高嶺土、石墨粉、復合低溫助熔劑按比例混合，粉磨至能過80微米方孔篩，然后加水練泥，使含水率在8％-18％，壓制成型后，再在1000℃-1150℃的溫度下燒結10-20小時，自然冷卻，晾干后得到產品。
作為優(yōu)選的，所述壓制成型為采用機械鋼模等靜壓壓制成型。
作為優(yōu)選的，所述鋼模等靜壓壓力為200-350MPa。
作為優(yōu)選的，所述等靜壓壓力為320MPa。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明制備的研磨體的煅燒能耗可以降低10％以上。
本發(fā)明制得的陶瓷研磨體內部孔隙率低，結構缺陷少，耐磨性好，彈性模量大，硬度高，抗沖擊，韌性好，粉磨效率高，能耗低，適合在干法粉磨工藝中使用。適用于水泥、火電、陶瓷原料、冶金、礦山等行業(yè)，對于原材料的顏色沒有不利影響，制造成本低。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明的陶瓷研磨體，采用高鋁礬土、高嶺土、石墨粉混合燒結時，在產品中能生成少量的碳化硅和碳化鈦，碳化硅的熱膨脹系數(shù)小，耐磨性好，彈性模量大，硬度高，抗彎強度大，有助于增加研磨體的硬度、致密性與抗裂性。碳化鈦有利于增加研磨體的韌性，改變陶瓷研磨體的晶型結構。采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成型能降低陶瓷球內部孔隙率，減少結構缺陷，提高研磨體的致密性與抗裂性。復合低溫助熔劑能有效地降低陶瓷礦物的共融點，溫度降低約200℃，使礦物液相提早出現(xiàn)，降低了陶瓷的煅燒溫度，降低能耗。
實施例1
本發(fā)明的陶瓷研磨體，由以下重量份的原料制備：將高鋁礬土70份，高嶺土20份，石墨粉8份，復合低溫助熔劑2份相混合，粉磨至過80微米方孔篩，然后加水練泥(所述練泥，指通過摔打排除泥料中混入的空氣后的泥)，控制泥料含水率在8％-10％，采用機械剛模高壓等靜壓壓制成圓球或圓鍛型后，于1100℃-1200℃溫度下煅燒12小時。制備成的陶瓷研磨體，密度3.8g/cm3，硬度達到莫氏硬度9級，抗壓強度305MPa，磨耗0.0006％，破損率0.3％。
實施例2
陶瓷研磨體，由以下重量份的原料制備：將高鋁礬土80份，高嶺土11份，石墨粉5份，復合低溫助熔劑4份相混合，粉磨至能過80微米方孔篩，然后加水練泥，控制泥料含水率在12％-14％，采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成圓球或圓鍛型后，于1050℃-1150℃溫度下煅燒16小時。制備成的陶瓷研磨體，密度3.7g/cm3，硬度達到莫氏硬度9級，抗壓強度308MPa，磨耗0.0005％，破損率0.25％。
實施例3
陶瓷研磨體，由以下重量份的原料制備：將高鋁礬土85份，高嶺土6份，石墨粉3份，復合低溫助熔劑6份，粉磨至過80微米方孔篩，然后加水練泥，控制泥料含水率在16％-18％，采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成圓球或圓鍛型后，于1000℃-1100℃溫度下煅燒18小時。制備成的陶瓷研磨體，密度3.6g/cm3，硬度達到莫氏硬度9級，抗壓強度305MPa，磨耗0.0005％，破損率0.25％。
實施例4(未摻復合助劑對照組)：
本對照例與實施例1的差別在于，使用噴霧造粒成型法替代機械鋼模高壓等靜壓壓制成型法，不加入復合低溫助熔劑制備陶瓷研磨體。
制備成的陶瓷研磨體，密度3.2g/cm3，硬度達到莫氏硬度7級，抗壓強度195MPa，磨耗0.0016％，破損率0.90％。
本實施例由于煅燒溫度太低，無法提供足夠的液相量，使得陶瓷球的燒成反應無法進行徹底，陶瓷球處于欠燒狀態(tài)，燒成礦物結構疏松，密實度不高(密度降低)，而且研磨體內部孔隙率較大，結構缺陷較多，陶瓷球強度及耐磨性均受到不同程度影響，抗壓強度降低，磨耗增加，破損率上升。
實施例5
本實施例與實施例4的差別在于，在1300℃-1400℃溫度下煅燒12小時。制備成的陶瓷研磨體，密度3.4g/cm3，硬度達到莫氏硬度8級，抗壓強度270MPa，磨耗0.0010％，破損率0.50％。
本實施例提高了煅燒溫度，使得陶瓷球煅燒的液相量增加，滿足了離子擴散及燒成反應的條件，燒成反應順利進行，燒成礦物結構緊密，密實度提高(密度增加)，但還存在著研磨體內部孔隙率較大，結構缺陷較多的問題，陶瓷球強度及耐磨性的提升均受到一定影響，但還是有較大幅度的提升。抗壓強度增加，磨耗降低，破損率下降。
實施例6
本實施例與實施例4的差別在于，采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成圓球或圓鍛型后，于1300℃-1400℃溫度下煅燒12小時。
制備成的陶瓷研磨體，密度3.6g/cm3，硬度達到莫氏硬度9級，抗壓強度300MPa，磨耗0.0006％，破損率0.30％。
本實施例提高了煅燒溫度，使得陶瓷球煅燒的液相量增加，滿足了離子擴散及燒成反應的條件，燒成反應順利進行，燒成礦物結構緊密，密實度提高(密度增加)，采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成型能降低陶瓷球內部孔隙率，減少結構缺陷，提高研磨體的致密性與抗裂性。與實施例5相比，強度及耐磨性均有不同程度的提升。
采用本發(fā)明技術在原料中添加一定量的復合低溫助熔劑，有利于降低煅燒溫度，采用機械鋼模高壓等靜壓壓制成型，降低了陶瓷球內部孔隙率，減少了結構缺陷，提高了研磨體的致密性與抗裂性。制備得到的研磨體，破損率及研磨能耗均降低，延長了磨機的倒倉周期，降低了磨機的運行成本，有效延長了研磨體的使用壽命。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。