专利名称：利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐磨材料，以及这种耐磨材料的制备方法。
背景技术：
耐磨材料是一种广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、建筑等领域的新型材料。它种类繁多、用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景。耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料占有重要地位，随着科学技术和国民经济的发展，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点。
目前市场上的耐磨材料主要有铸石、高分子衬板、铸钢(包括合金钢)。其中铸石易碎、易开裂，内部常有气孔，易留隐患，而且设备沉重等问题也困扰其应用；高分子衬板硬度不高，是运用了典型的“以柔克刚”之原理，这类材料其主要成份是有机物，容易引起火灾，而且使用温度不能超过IOCTC，限制了其应用；铸钢广泛应用在防磨领域，由于材料本身性能的局限性和工艺的限制，铸钢材料的表面硬度远低于陶瓷，耐磨性能仅相当与陶瓷的几十分之一甚至更低。
在铸造生产中，废旧型砂是铸造车间大量产生的一种固体废弃物。废旧型砂的排放是长期困饶铸造业的一大难题。废型砂在厂外随处堆放，不仅侵占大量土地、破坏土壤、 危害生物，而且造成原料的浪费。将这些固体废物进行必要的处理和处置，最大限度减少废砂排弃，是制造业可持续发展的必然选择。目前对于废旧型砂的利用主要是以废旧型砂为原料制作建筑砂浆、砌墙砖、彩瓦等，或是对型砂废料中的氧化锆、莫来石等成分进行回收。目前尚无利用废旧型砂制备耐磨材料的相关技术。发明内容
本发明提供一种利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法，要解决现有耐磨板生产成本高、耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎的技术问题，并解决废型砂堆存量大，污染环境的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种利用废型砂生产的新型耐磨板，它的原料组成按重量份配比如下废型砂40 60份石英砂0 15份碳酸钙22 40份氧化铝I 7份硝酸钠0 2份碳酸钠2^10 份碳酸镁8 20份三氧化二铬1 2份。
所述废型砂的化学成分按重量百分比计算如下SiO2 80. 0 90. 5% ；Al2O3 I. 0 5· 0% ；R2O O. Γ4. 5% ；Fe2O3 3. O 10. 5%。
它的氧化物组成按重量百分比计算如下SiO2 50 55% ；Al2O3 6 9% ；R2O2 6% ；CaO 20^25% ；MgO6 8% ；Cr2O3 I 2%。
所述废型砂的粒径小于60目。
所述石英砂的细度为小于60目。
所述利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，包括如下制备步骤步骤一，配料将废型砂与其它原料按配比进行配料，并混合均匀；步骤二，熔化将上述配合料在1450 1500°C的温度下的熔窑中熔化2 3小时； 步骤三，压延将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型；步骤四，晶化将成型后的样品送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度 900°C，然后按照退火程序进行退火；步骤五，加工将晶化好的样品进行研磨、切割。
所述步骤一之前还将废型砂进行预处理，称取所需重量的废型砂清洗干净并烘干，将烘干后的废型砂球磨到粒径小于60目。
所述步骤三，成型后的样品立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为 600 690°C，退火时间为I 2小时；所述步骤四，晶化所用的晶核剂为Cr203、TiO2或二者的混合物。
所述步骤四，晶化所得的样品主晶相为透辉石。
本发明的有益效果如下I、本发明采用废弃物一型砂作为生产原料，大大降低了生产耐磨板的成本。废型砂里的SiO2含量很高，而主晶相为透辉石的耐磨材料所需的SiO2含量为5(Γ55%，能够代替大部分耐磨材料里所需SiO2含量，降低成本20°/Γ30%。
2、本发明制备方法生产的产品以透辉石为主晶相，硬度高、强度大，抗冲击性强， 克服了目前耐磨材料铸石与高分子衬板耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎等缺点。
3、本发明方法在压延成型的时候，运用各种模具可生产出不同形状的耐磨材料。
4、本发明方法生产的产品具有耐腐蚀、耐风化、不吸水、清洁维护方便、无放射性危害等优良的理化特性。
5、废型砂占用大量农田和土地，而且还造成了很大环境污染，本发明把它作为一种工业原料，大大减少它堆存量和所带来的环境污染。
综上所述，本发明提出一种用于常用工艺、设备上的耐磨板，用废弃物作为生产原料，降低了生产耐磨板的成本，以透辉石为主晶相的耐磨板，克服了目前耐磨材料铸石与高分子衬板耐磨性能差、硬度不够、使用温度偏低、材料易碎等缺点，生产出一种硬度大、强度高、耐腐蚀、耐风化、不吸水、无放射性危害的新型环保材料，同时减少了废型砂的堆存量， 把废型砂作为一种原料，实现废弃物的资源化，防治环境污染。
本发明采用“熔化一压延一晶化”的工艺制备耐磨板，产品能够在一定部位可代替某些金属或其他材料，降低成本，延长设备的使用寿命，可广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、 建筑等领域。
本发明制备的耐磨板与普通铸石的性能对比如下表
权利要求
1.一种利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于它的原料组成按重量份配比如下废型砂40 60份石英砂0 15份碳酸钙22 40份氧化铝I 7份硝酸钠0 2份碳酸钠2^10 份碳酸镁8 20份三氧化二二铬Γ2份。
2.根据权利要求I所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于所述废型砂的化学成分按重量百分比计算如下SiO2 80. 0 90. 5% ；Al2O3 I. 0 5· 0% ；R2O O. Γ4. 5% ；Fe2O3 3. O 10. 5%。
3.根据权利要求I所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于它的氧化物组成按重量百分比计算如下SiO2 50 55% ；Al2O3 6 9% ；R2O2 6% ；CaO 20^25% ；MgO6 8% ；Cr2O3 I 2%。
4.根据权利要求I所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于所述废型砂的粒径小于60目。
5.根据权利要求I所述的利用废型砂生产的新型耐磨板，其特征在于所述石英砂的细度为小于60目。
6.根据权利要求广5任意一项所述利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤步骤一，配料将废型砂与其它原料按配比进行配料，并混合均匀；步骤二，熔化将上述配合料在1450 1500°C的温度下的熔窑中熔化2 3小时； 步骤三，压延将经过熔化、澄清后的玻璃液经压延机压制成型；步骤四，晶化将成型后的样品送入辊道窑中进行晶化，核化温度700，晶化温度 900°C，然后按照退火程序进行退火；步骤五，加工将晶化好的样品进行研磨、切割。
7.根据权利要求6所述的利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于所述步骤一之前还将废型砂进行预处理，称取所需重量的废型砂清洗干净并烘干，将烘干后的废型砂球磨到粒径小于60目。
8.根据权利要求6所述的利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于所述步骤三，成型后的样品立即送入室式或连续式窑炉中进行退火，温度为600 690°C，退火时间为I 2小时。
9.根据权利要求6所述的利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于所述步骤四，晶化所用的晶核剂为Cr203、TiO2或二者的混合物。
10.根据权利要求6所述的利用废型砂生产的新型耐磨板的制备方法，其特征在于所述步骤四，晶化所得的样品主晶相为透辉石。
全文摘要
一种利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法，它的原料组成按重量份配比如下废型砂40~60份；石英砂0~15份；碳酸钙22~40份；氧化铝1~7份；硝酸钠0~2份；碳酸钠2~10份；碳酸镁8~20份；三氧化二铬1~2份。本发明用废弃物作为生产原料，降低了生产耐磨板的成本，以透辉石为主晶相的耐磨板，硬度大、强度高、耐腐蚀、耐风化、不吸水、无放射性危害，同时减少了废型砂的堆存量，实现废弃物的资源化，防治环境污染。本发明采用“熔化—压延—晶化”的工艺制备耐磨板，产品能够在一定部位可代替某些金属或其他材料，降低成本，延长设备的使用寿命，可广泛用于电力、煤炭、矿山、冶金、建筑等领域。
文档编号C03C6/04GK102910827SQ20121046305
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者张辉旭, 王小烈, 张金青, 孙小卫, 牛艳宁, 冯立新 申请人:中国地质科学院