专利名称：一种用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法
技术领域：
本发明涉及材料制备技术，进一步是指用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料，
适合制备各种高强度悬式瓷绝缘子、棒形瓷绝缘子和空心瓷绝缘子等。
背景技术：
高强度瓷绝缘子是高压输变电线路和设备的关键元器件，主要起电气绝缘和支撑 固定的作用。随着我国超高压和特高压输变电工程的发展，对瓷绝缘材料的机械强度和可 靠性的要求越来越高。为了提高瓷绝缘子的机械强度，通常以铝矾土的形式引入高强度的 刚玉颗粒来增强瓷绝缘材料。目前国内生产高强度瓷绝缘子坯料的方法是，将铝矾土、高岭 土和长石等天然矿物按配方称量后在球磨机中混合并研磨到所需的细度。然而，将高强度 高硬度的刚玉颗粒研磨到所需的细度要比传统的长石和粘土等原料困难许多。因此，在制 备高强度瓷绝缘子时， 一般采用分两次加料的球磨工艺，即先将矾土、长石等硬质原料研磨 到一定细度后，再加入易磨的粘土原料。这种工艺虽然有助于矾土、长石颗粒的细化，但研 磨效率低，通常需球磨15小时-20小时，且颗粒分布范围宽。长时间的球磨使研磨体的磨 耗增大，特别是以燧石或海卵石等硅质球石为研磨体时，球磨过程中球石的磨损占被研磨 物料的1% _3%，即导致坯料中的Si(^含量提高了 1% _3%，这对高强度瓷绝缘子的机械 强度和可靠性是非常不利的。 尽管一些新型的高效研磨设备和技术在粉体工程技术中获得应用，例如，气流磨 通过物料间自身的高速碰撞可制备平均粒径在3微米以下的粉体，且研磨过程中对物料的 污染很小，但设备投资较大，运行噪声大，除尘要求高。振动球磨通过高频振动加速了物料 与球石之间的撞击频率，因而研磨效率是滚筒式球磨的10倍甚至更高，但同样存在设备运 行噪声大、因振动易致部件的疲劳损坏等问题。上述两种研磨方法均主要靠物料间的碰撞 破碎，所得到的颗粒棱角多，流动性差，且均只适合单一物料的干法研磨，对多组份且具有 不同硬度和密度的瓷绝缘子原料的研磨并不合适。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对传统球磨方法存在的研磨效率低、颗粒分布范 围宽等不足，提出一种用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，它在确保瓷绝缘子 坯料工艺性能的前提下，能最大限度地提高研磨效率，并縮小颗粒的分布范围，所得粉体的 颗粒形状近球形，流动性好，有利于改善瓷绝缘子产品的显微结构；通过改善瓷绝缘子坯料 的均匀性，达到提高瓷绝缘子产品机械强度、电气绝缘强度和运行可靠性的目的；还可促进 瓷绝缘子制备过程中的节能降耗和清洁生产，有效降低高强度瓷绝缘子产品的制造成本。
本发明的技术方案为，所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法有以下 步骤 (1)将硬质原料铝矾土、长石先用雷蒙磨或其他已有粉碎设备研磨到100 i！ m以下 细度，然后配制成含水量在40% _60%的流动性和悬浮性良好的浆料；
如果原料已达到细度要求，则直接配制浆料； (2)将所述浆料用气动隔膜泵连续送入搅拌式砂磨机的下部入口 ；砂磨机磨腔内 壁衬刚玉陶瓷或聚氨脂，搅拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔内填充小2. 5mm-3. 5mm的中铝刚 玉瓷砂或高铝刚玉瓷砂，待浆料填充满砂磨机磨腔体时，启动搅拌器； (3)浆料在搅拌器以500转/分钟-1000转/分钟的高速运转带动下与刚玉瓷砂 产生高效率的研磨作用，同时，在下部入口的供浆压力作用下使浆料逐步向上流动，到达上 部出口时即完成一个研磨周期；完成一个研磨周期的时间根据物料硬度和所要求的细度不 同，在3分钟-30分钟内调节； (4)经研磨后的浆料在0. 3MPa-0. 8MPa的压力作用下送入水力旋流分离器，使达 到细度要求的颗粒分离出去，而尚未达到细度要求的少量粗颗粒则被返回到搅拌式砂磨机 入口进行第二个周期的研磨，直至达到细度要求。
以下对本发明做出进一步说明。 本发明的步骤(1)中所述其他已有粉碎设备可以是球磨机、气流磨机或振动磨机 等；研磨到100 m以下细度是指原料能全部通过孔径为100 y m的分析筛。
本发明的步骤(2)中所述砂磨机磨腔内壁衬刚玉陶瓷或聚氨脂的初始厚度应不 小于lOmm，当磨损至厚度小于5mm时应及时更换。 本发明的步骤(2)中所述中铝刚玉瓷砂可以是氧化铝含量不低于60%的耐磨刚
玉质瓷球，高铝刚玉瓷砂可以是氧化铝含量不低于90%的耐磨刚玉质瓷球。 本发明的步骤(3)中所述调节一个研磨周期时间的方法可以是通过调节气动隔
膜泵的工作频率来调节进浆量和进浆压力，从而控制浆料在砂磨机腔体内的停留时间。 本发明的步骤(4)中所述用水力旋流分离器分离达到细度要求的颗粒，是指粒径
小于20ym的颗粒。根据原料的真密度和浆料的粘度不同，通过调节进入水力旋流分离器
进浆压力的方法来分离不同粒径的颗粒。 本发明用搅拌式砂磨来制备高强度瓷绝缘子坯料，能有效克服与气流磨和振动磨
的不足，适合高强度瓷绝缘子坯料的高效湿法研磨，且能显著去除20 i！ m以上的粗颗粒。 本发明的技术贡献是，在高强度瓷绝缘子坯料的研磨过程中，可根据原料硬度和
细度要求对不同原料分别进行高效快速研磨，并将达到细度要求的颗粒用水力旋流分离器
及时分离。这样，一方面避免了因研磨过细而增加能耗和设备的消耗，另一方面，将对瓷绝
缘子材料性能有不利影响的大于20 ii m的粗颗粒分离出去，从而使坯料中各原料的粒度控
制在较理想的分布范围，在縮短研磨时间、降低研磨能耗的同时，提高了高强度瓷绝缘子产
品的机械强度和电气绝缘强度，确保了产品在高压电网中运行的可靠性。 本发明与传统的球磨工艺相比，首先是可大幅提高研磨效率，縮短研磨时间，从
而显著降低研磨能耗。其次，本发明采用的研磨体直径为小3士0.5mm，比球磨机中直径为
30mm-60mm的研磨体小了 10倍_20倍，可将物料快速研磨到更细小的尺寸，而且粒径分布范
围窄。第三，采用水力旋流分离技术，将达到细度要求的颗粒及时分离，少量大于20ym的
粗颗粒则返回继续研磨，既避免了原料被研磨过细，又实现了对有害粗颗粒的剔除。第四，
本发明采用的搅拌式砂磨技术是一种连续式研磨新工艺，可适应单一原料和多种原料混合
物的研磨，对坯料细度的调节和控制方便灵活。 由以上可知，本发明为一种用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，该方法能显著提高研磨效率，縮短研磨时间，所得粉体的颗粒形状近球形，流动性好，縮小了坯 料的粒径分布范围，有利于改善瓷绝缘子产品的显微结构；还大幅度地降低研磨过程能耗， 从而有效降低高强度瓷绝缘子产品的生产成本，提高瓷绝缘子产品的机械强度、电气绝缘 强度和在高压电网中运行的可靠性。
具体实施例方式实施例1 :所述用搅拌式砂磨制备高强度悬式瓷绝缘子坯料的方法是 (1)将细度在100 ii m以下的铝矾土、长石配制成含水量在50%左右的流动性和悬
浮性良好的浆料。
(2)将该浆料用气动隔膜泵连续送入搅拌式砂磨机的下部入口 ；砂磨机磨腔内壁 衬刚玉陶瓷片，搅拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔内填充小3±0. 5mm的中铝刚玉瓷砂；待浆 料填充满砂磨机腔体时，启动搅拌器；
搅拌式砂磨机可采用现有技术产品。 (3)用变频器将搅拌器的转速调节至800转/分钟-1000转/分钟，使浆料与刚玉 瓷砂产生相对运动而实现高效率的研磨；浆料在研磨过程中从砂磨机下部入口逐步流向上 部出口处时，即完成一个研磨周期。通过调节气动隔膜泵的进浆压力来调节物料在砂磨机 中的研磨时间，根据原料的初始细度不同，一般在15分钟 30分钟内调节。
(4)经研磨后的浆料在0. 3MPa-0. 6MPa压力作用下送入水力旋流分离器，分离达 到细度要求的颗粒。尚未达到细度要求的少量大于20微米的粗颗粒则被返回到搅拌式砂 磨机入口进行第二个周期的研磨，直至达到细度要求。
水力旋流分离器可采用现有技术产品。 实施例2 :所述用搅拌式砂磨制备高强度棒形瓷绝缘子坯料的方法是 (1)将铝矾土、长石之硬质原料分别用雷蒙磨粉碎到320目(约50iim)以下细度，
将配方中各种原料配制成含水量为40% _50%的流动性和悬浮性良好的浆料； (2)将该浆料用气动隔膜泵连续送入搅拌式砂磨机的下部入口 ；砂磨机磨腔内衬
刚玉陶瓷片，搅拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔内填充小3±0. 5mm的高铝刚玉瓷砂；待浆料
填充满砂磨机腔体时，启动搅拌器； (3)调节搅拌器的转速达到500转/分钟-800转/分钟，使浆料与刚玉瓷砂产 生相对运动而实现高效率的研磨；浆料在研磨过程中从砂磨机下部入口逐步流向上部出口 时，即完成一个研磨周期；通过调节气动隔膜泵的进浆压力来调节物料在砂磨机中的研磨 时间，一般在5分钟-15分钟范围内调节； (4)经研磨后的浆料在0. 5MPa-0. 8MPa压力作用下送入水力旋流分离器，分离达 到细度要求的颗粒。尚未达到细度要求的少量大于20微米的粗颗粒则被返回到搅拌式砂 磨机入口进行第二个周期的研磨，直至达到细度要求。 实施例3 :所述用搅拌式砂磨制备高强度空心瓷绝缘子坯料的方法是 (1)将铝矾土、长石等之硬质原料分别用雷蒙磨 碎到250目(约60 ii m)以下细
度，将配方中各种原料配制成含水量为40% _50%的流动性和悬浮性良好的浆料； (2)将该浆料用气动隔膜泵连续送入搅拌式砂磨机的下部入口。砂磨机磨腔内壁
衬lOmm以上的聚氨脂，搅拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔内填充小3±0. 5mm的中铝刚玉瓷砂；待浆料填充满砂磨机腔体时，启动搅拌器； (3)调节搅拌器的转速为600转/分钟-800转/分钟，使桨料与刚玉瓷砂产生 相对运动而实现高效率的研磨；浆料在研磨过程中从砂磨机下部入口逐步流向上部出口处 时，即完成一个研磨周期；通过调节气动隔膜泵的进浆压力来调节物料在砂磨机中的研磨 时间，一般控制在10分钟-30分钟范围内 (4)经研磨后的浆料在0. 4MPa-0. 6MPa压力作用下送入水力旋流分离器，分离达 到细度要求的颗粒；尚未达到细度要求的少量大于20 m的粗颗粒则被返回到搅拌式砂磨 机入口进行第二个周期的研磨，直至达到细度要求。
权利要求
一种用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，它的工艺步骤为(1)将硬质原料铝矾土、长石先用雷蒙磨或其他已有粉碎设备研磨到100μm以下细度，然后配制成含水量在40％-60％的流动性和悬浮性良好的浆料；(2)将所述浆料用气动隔膜泵连续送入搅拌式砂磨机的下部入口；砂磨机磨腔内壁衬刚玉陶瓷或聚氨脂，搅拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔内填充φ2.5mm-3.5mm的中铝刚玉瓷砂或高铝刚玉瓷砂，待浆料填充满砂磨机磨腔体时，启动搅拌器；(3)浆料在搅拌器以500转/分钟-1000转/分钟的高速运转带动下与刚玉瓷砂产生高效率的研磨作用，同时，在下部入口的供浆压力作用下使浆料逐步向上流动，到达上部出口时即完成一个研磨周期；完成一个研磨周期的时间根据物料硬度和所要求的细度不同，在3分钟-30分钟内调节；(4)经研磨后的浆料在0.3MPa-0.8MPa的压力作用下送入水力旋流分离器，使达到细度要求的颗粒分离出去，而尚未达到细度要求的少量粗颗粒则被返回到搅拌式砂磨机入口进行第二个周期的研磨，直至达到细度要求。
2. 根据权利要求1所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，其特征是，步 骤(1)中所述其他已有粉碎设备为球磨机、气流磨机或振动磨机。
3. 根据权利要求1所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，其特征是，步 骤(2)中所述砂磨机磨腔内壁衬刚玉陶瓷或聚氨脂的初始厚度不小于10mm。
4. 根据权利要求1所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，其特征是，步 骤(2)中所述中铝刚玉瓷砂是氧化铝含量不低于60%的耐磨刚玉质瓷球，高铝刚玉瓷砂是 氧化铝含量不低于90%的耐磨刚玉质瓷球。
5. 根据权利要求1所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，其特征是，步 骤(3)中所述调节一个研磨周期时间的方法是通过调节气动隔膜泵的工作频率来调节进 浆量和进浆压力，从而控制浆料在砂磨机腔体内的停留时间。
6. 根据权利要求1所述用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，其特征是，步 骤(4)中所述用水力旋流分离器分离达到细度要求的颗粒，是指粒径小于20ym的颗粒。
全文摘要
一种用搅拌式砂磨制备高强度瓷绝缘子坯料的方法，属于连续式研磨工艺。它包括搅拌式砂磨进行高效快速研磨、水力旋流分离、粗颗粒返回再研磨；本发明根据原料硬度和细度要求，用搅拌式砂磨进行高效快速研磨，从而大幅度地提高研磨效率，缩短研磨时间，缩小粒径分布范围，降低研磨能耗；采用水力旋流分离技术，将达到细度要求的颗粒及时分离，而尚未达到细度要求的粗颗粒则返回继续研磨，既避免了原料被研磨过细，又实现了对有害粗颗粒的剔除。本发明可适应单一原料和多种原料混合物的研磨，能有效降低高强度瓷绝缘子坯料的制备成本，提高瓷绝缘子产品的机械强度、电气绝缘强度和在高压电网中运行的可靠性。
文档编号B02C17/16GK101780430SQ201010114689
公开日2010年7月21日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者周祥发, 王思惠, 肖汉宁 申请人:湖南大学