專利名稱：利用廢型砂生產的新型耐磨板及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐磨材料，以及這種耐磨材料的制備方法。
背景技術：
耐磨材料是一種廣泛用于電力、煤炭、礦山、冶金、建筑等領域的新型材料。它種類繁多、用途廣泛，正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景。耐磨材料是新材料領域的核心，對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，在全球新材料研究領域中，耐磨材料占有重要地位，隨著科學技術和國民經濟的發展，特種耐磨材料對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，是二十一世紀信息、生物、能源、環保、空間等高技術領域的關鍵材料，成為世界各國新材料領域研究發展的重點。
目前市場上的耐磨材料主要有鑄石、高分子襯板、鑄鋼(包括合金鋼)。其中鑄石易碎、易開裂，內部常有氣孔，易留隱患，而且設備沉重等問題也困擾其應用；高分子襯板硬度不高，是運用了典型的“以柔克剛”之原理，這類材料其主要成份是有機物，容易引起火災，而且使用溫度不能超過IOCTC，限制了其應用；鑄鋼廣泛應用在防磨領域，由于材料本身性能的局限性和工藝的限制，鑄鋼材料的表面硬度遠低于陶瓷，耐磨性能僅相當與陶瓷的幾十分之一甚至更低。
在鑄造生產中，廢舊型砂是鑄造車間大量產生的一種固體廢棄物。廢舊型砂的排放是長期困饒鑄造業的一大難題。廢型砂在廠外隨處堆放，不僅侵占大量土地、破壞土壤、 危害生物，而且造成原料的浪費。將這些固體廢物進行必要的處理和處置，最大限度減少廢砂排棄，是制造業可持續發展的必然選擇。目前對于廢舊型砂的利用主要是以廢舊型砂為原料制作建筑砂漿、砌墻磚、彩瓦等，或是對型砂廢料中的氧化鋯、莫來石等成分進行回收。目前尚無利用廢舊型砂制備耐磨材料的相關技術。發明內容
本發明提供一種利用廢型砂生產的新型耐磨板及其制備方法，要解決現有耐磨板生產成本高、耐磨性能差、硬度不夠、使用溫度偏低、材料易碎的技術問題，并解決廢型砂堆存量大，污染環境的問題。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種利用廢型砂生產的新型耐磨板，它的原料組成按重量份配比如下廢型砂40 60份石英砂0 15份碳酸鈣22 40份氧化鋁I 7份硝酸鈉0 2份碳酸鈉2^10 份碳酸鎂8 20份三氧化二鉻1 2份。
所述廢型砂的化學成分按重量百分比計算如下SiO2 80. 0 90. 5% ；Al2O3 I. 0 5· 0% ；R2O O. Γ4. 5% ；Fe2O3 3. O 10. 5%。
它的氧化物組成按重量百分比計算如下SiO2 50 55% ；Al2O3 6 9% ；R2O2 6% ；CaO 20^25% ；MgO6 8% ；Cr2O3 I 2%。
所述廢型砂的粒徑小于60目。
所述石英砂的細度為小于60目。
所述利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，包括如下制備步驟步驟一，配料將廢型砂與其它原料按配比進行配料，并混合均勻；步驟二，熔化將上述配合料在1450 1500°C的溫度下的熔窯中熔化2 3小時； 步驟三，壓延將經過熔化、澄清后的玻璃液經壓延機壓制成型；步驟四，晶化將成型后的樣品送入輥道窯中進行晶化，核化溫度700，晶化溫度 900°C，然后按照退火程序進行退火；步驟五，加工將晶化好的樣品進行研磨、切割。
所述步驟一之前還將廢型砂進行預處理，稱取所需重量的廢型砂清洗干凈并烘干，將烘干后的廢型砂球磨到粒徑小于60目。
所述步驟三，成型后的樣品立即送入室式或連續式窯爐中進行退火，溫度為 600 690°C，退火時間為I 2小時；所述步驟四，晶化所用的晶核劑為Cr203、TiO2或二者的混合物。
所述步驟四，晶化所得的樣品主晶相為透輝石。
本發明的有益效果如下I、本發明采用廢棄物一型砂作為生產原料，大大降低了生產耐磨板的成本。廢型砂里的SiO2含量很高，而主晶相為透輝石的耐磨材料所需的SiO2含量為5(Γ55%，能夠代替大部分耐磨材料里所需SiO2含量，降低成本20°/Γ30%。
2、本發明制備方法生產的產品以透輝石為主晶相，硬度高、強度大，抗沖擊性強， 克服了目前耐磨材料鑄石與高分子襯板耐磨性能差、硬度不夠、使用溫度偏低、材料易碎等缺點。
3、本發明方法在壓延成型的時候，運用各種模具可生產出不同形狀的耐磨材料。
4、本發明方法生產的產品具有耐腐蝕、耐風化、不吸水、清潔維護方便、無放射性危害等優良的理化特性。
5、廢型砂占用大量農田和土地，而且還造成了很大環境污染，本發明把它作為一種工業原料，大大減少它堆存量和所帶來的環境污染。
綜上所述，本發明提出一種用于常用工藝、設備上的耐磨板，用廢棄物作為生產原料，降低了生產耐磨板的成本，以透輝石為主晶相的耐磨板，克服了目前耐磨材料鑄石與高分子襯板耐磨性能差、硬度不夠、使用溫度偏低、材料易碎等缺點，生產出一種硬度大、強度高、耐腐蝕、耐風化、不吸水、無放射性危害的新型環保材料，同時減少了廢型砂的堆存量， 把廢型砂作為一種原料，實現廢棄物的資源化，防治環境污染。
本發明采用“熔化一壓延一晶化”的工藝制備耐磨板，產品能夠在一定部位可代替某些金屬或其他材料，降低成本，延長設備的使用壽命，可廣泛用于電力、煤炭、礦山、冶金、 建筑等領域。
本發明制備的耐磨板與普通鑄石的性能對比如下表
權利要求
1.一種利用廢型砂生產的新型耐磨板，其特征在于它的原料組成按重量份配比如下廢型砂40 60份石英砂0 15份碳酸鈣22 40份氧化鋁I 7份硝酸鈉0 2份碳酸鈉2^10 份碳酸鎂8 20份三氧化二二鉻Γ2份。
2.根據權利要求I所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板，其特征在于所述廢型砂的化學成分按重量百分比計算如下SiO2 80. 0 90. 5% ；Al2O3 I. 0 5· 0% ；R2O O. Γ4. 5% ；Fe2O3 3. O 10. 5%。
3.根據權利要求I所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板，其特征在于它的氧化物組成按重量百分比計算如下SiO2 50 55% ；Al2O3 6 9% ；R2O2 6% ；CaO 20^25% ；MgO6 8% ；Cr2O3 I 2%。
4.根據權利要求I所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板，其特征在于所述廢型砂的粒徑小于60目。
5.根據權利要求I所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板，其特征在于所述石英砂的細度為小于60目。
6.根據權利要求廣5任意一項所述利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，其特征在于包括如下制備步驟步驟一，配料將廢型砂與其它原料按配比進行配料，并混合均勻；步驟二，熔化將上述配合料在1450 1500°C的溫度下的熔窯中熔化2 3小時； 步驟三，壓延將經過熔化、澄清后的玻璃液經壓延機壓制成型；步驟四，晶化將成型后的樣品送入輥道窯中進行晶化，核化溫度700，晶化溫度 900°C，然后按照退火程序進行退火；步驟五，加工將晶化好的樣品進行研磨、切割。
7.根據權利要求6所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，其特征在于所述步驟一之前還將廢型砂進行預處理，稱取所需重量的廢型砂清洗干凈并烘干，將烘干后的廢型砂球磨到粒徑小于60目。
8.根據權利要求6所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，其特征在于所述步驟三，成型后的樣品立即送入室式或連續式窯爐中進行退火，溫度為600 690°C，退火時間為I 2小時。
9.根據權利要求6所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，其特征在于所述步驟四，晶化所用的晶核劑為Cr203、TiO2或二者的混合物。
10.根據權利要求6所述的利用廢型砂生產的新型耐磨板的制備方法，其特征在于所述步驟四，晶化所得的樣品主晶相為透輝石。
全文摘要
一種利用廢型砂生產的新型耐磨板及其制備方法，它的原料組成按重量份配比如下廢型砂40~60份；石英砂0~15份；碳酸鈣22~40份；氧化鋁1~7份；硝酸鈉0~2份；碳酸鈉2~10份；碳酸鎂8~20份；三氧化二鉻1~2份。本發明用廢棄物作為生產原料，降低了生產耐磨板的成本，以透輝石為主晶相的耐磨板，硬度大、強度高、耐腐蝕、耐風化、不吸水、無放射性危害，同時減少了廢型砂的堆存量，實現廢棄物的資源化，防治環境污染。本發明采用“熔化—壓延—晶化”的工藝制備耐磨板，產品能夠在一定部位可代替某些金屬或其他材料，降低成本，延長設備的使用壽命，可廣泛用于電力、煤炭、礦山、冶金、建筑等領域。
文檔編號C03C6/04GK102910827SQ20121046305
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者張輝旭, 王小烈, 張金青, 孫小衛, 牛艷寧, 馮立新 申請人:中國地質科學院