防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方法

专利名称：防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方法。
背景技术：
皮带输送机被广泛地应用在各行各业的工业化生产中，托辊是其重要的组 成部件，其耐磨性直接影响皮带输送机的生产效率。国内皮带输送机的托辊使
用寿命却只有国外的30—40%左右，这严重制约了我国皮带输送机的发展。目 前国内传统的带式输送机的一种是采用钢管托辊，但钢管托辊耐磨性差，使用 时间只有5—6个月，个别钢管托辊铁皮磨透后还易撕裂胶带；钢管托辊和皮带 摩擦产生静电，吸附铁矿粉及灰尘等，加大了托辊与输送带的摩擦阻力，縮短 了钢管托辊与输送带的寿命；钢管托辊在酸碱等恶劣环境中易生锈，污染物料； 有些输送机高空维修不方便，维修成本高，且对输送带的磨损也很严重。
另一种是采用高分子材料托辊包括橡胶托辊、尼龙托辊和玻璃纤维托辊 等，但其耐磨性有限，而且阻燃性差，使用寿命也只有6 —7个月。现在市场上 有一些陶瓷托辊出现，但其整体重量是钢托辊和高分子材料托辊的3—5倍。这 样虽然其陶瓷管耐磨，但轴承磨损比前面两种托辊要大很多，因而严重制约了 其使用寿命，其使用时间8—10个月；其电阻在5X10'3Q以上，在使用中产生 的静电荷不能得到及时释放，故这种陶瓷托辊现在没有在煤矿使用。
我国煤矿数量多，超过世界上其他主要采煤国家的煤矿总数。全国煤炭行 业使用的托辊就高达500—1000万支/年，托辊的市场价值高。同时防静电耐磨 陶瓷托辊在各种需要防静电的医药食品化工，冶金水泥等行业年需求量在1000 一4000万支/年，而且每年以5%的速度增长。针对上述问题和现象，很有必要 研究出一种新的防静电耐磨托辊，解决钢管托辊耐磨性差，使用时间短，摩擦产生静电等问题；解决高分子材料托辊耐磨性有限，阻燃性差，使用寿命只有 6 — 7个月；解决现有陶瓷托辊整体重量是钢托辊和高分子材料托辊的3 — 5倍， 轴承磨损大比，使用时间只有8—10个月等问题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方
法。该托辊具有如下性能防静电耐磨托辊中的防静电耐磨陶瓷管的密度在
2.5-3.5g/cm3，壁厚在6-20mm，热膨胀系数在3 —8X1(T6/K，抗弯强度180— 250MPa，电阻在3X 106—3X 107Q，良好的防静电性，吸水率0—0. 2%，能承 受一6(TC — 70。C温度，管体表面光滑致密，莫氏硬度在7 — 9;防静电耐磨托辊 使用寿命15—48个月，耐磨性是钢管托辊的3—5倍、重量是锁管托辊的2/3、 耐酸98.6%、耐碱84.7%、磨耗〈0.25%、不燃烧和各项性能指标符合国家煤炭 安全标准。
本发明的技术方案是 一种防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方法，其特征在 于采用下列配方和制备方法
(1) 防静电耐磨陶瓷管的配方(以重量比计) 防静电耐磨陶瓷管配方5 — 60%陶瓷骨料，5%羟甲基纤维素，3_5%
Sb205， 15 —75%Fe203， 3—5%Sn02， 2—3%氧化钛，3 —7%氧化锌。
所述陶瓷骨料是指由氧化铝、铝钒土、高岭土、碳化硅、长石、碳酸钡和 微晶玻璃粉中的几种或全部按任意比例的组合物，或者仅由一种原料组成。
(2) 防静电耐磨陶瓷托辊的制作方法 制作方法1
A、配料。将陶瓷骨料、羟甲基纤维素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化钛、 氧化锌按配方比例要求配料；B、球磨。将上述混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2: 0.8，得到陶瓷浆料，再过筛；
C、 榨泥。将B步骤中制备的混合陶瓷料浆在榨泥机中进行脱水，使水分 含量在25%左右，得到泥饼；
D、 练泥。将C步骤所得泥饼，在真空练泥机中进行练泥，得到泥段，并 陈腐24h，得到陈腐泥段；
E、 挤出成型。将D步骤所得陈腐泥段，放入真空练泥机中进行挤出成型， 得到防静电耐磨陶瓷管湿坯；
F、 干燥。将E步骤所得的防静电耐磨陶瓷管湿坯阴干48h，再在7(TC烘 房中:^燥12h，得到防静电耐磨陶瓷管干坯；
G、 烧结。将F步骤所得的防静电耐磨陶瓷管干坯放入梭式窑或隧道窑等 窑炉中还原气氛进行吊烧，以3 — 15XVmin的升温速度进行升温，在1200'C — 135(TC高温阶段保温l一3小时，得到防静电耐磨陶瓷管；
H、 装配。将G步骤所得的防静电耐磨陶瓷管和带有迷宫密封件轴承和轴 采用过盈配合进行装配，再在宫密封件外面粘贴一层密封层，得到防静电耐磨 陶瓷托辊；
或者制作方法2
A、 配料。将陶瓷骨料、羟甲基纤维素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化钛、 氧化锌按比例要求配料；
B、 球磨。将上述混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2: 0.8，过筛得到陶瓷浆料；
C、喷雾造粒。将B步骤制备的陶瓷浆料送入喷雾造粒塔进行造粒，得到 造粒粉；D、 成型。将C步骤中的造粒粉采用等静压成型方法成型，得到防静电耐 磨陶瓷管干坯；
E、 烧结。将D步骤所得的防静电耐磨陶瓷管干坯放入梭式窑或隧道窑等 窑炉中还原气氛进行吊烧，以3 — 15TVmin的升温速度进行升温，在1200。C一 135(TC高温阶段保温l一3小时，得到防静电耐磨陶瓷管；
F、 装配。将E步骤所得的防静电耐磨陶瓷管、带有迷宫密封件轴承和轴 采用过盈配合进行装配，再在迷宫密封件外面粘贴一层密封层，得到防静电耐 磨陶瓷托辊；
或制作方法3
A、 配料。将陶瓷骨料、羟甲基纤维素、Sb205、 Fe203、 Sn02、氧化钛、 氧化锌按配方比例要求配料；
B、 球磨。将上述混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2: 0.8，得到陶瓷浆料，再过筛；
C、 注浆成型。将B步骤中制备的混合陶瓷料浆在石膏模具中普通注浆或 压力注浆或离心注浆成型；
D、 干燥。将C步骤所得的防静电耐磨陶瓷管湿坯阴干48h，再在7(TC烘 房中干燥12h，得到防静电耐磨陶瓷管干坯；
E、 烧结。将D步骤所得的防静电耐磨陶瓷管干坯放入梭式窑或隧道窑等 窑炉中还原气氛进行吊烧，以3 — 15'C/min的升温速度进行升温，在120(TC — 135(TC高温阶段保温l一3小时，得到防静电耐磨陶瓷管；
F、 装配。将E步骤所得的防静电耐磨陶瓷管和带有迷宫密封件轴承和轴 采用过盈配合进行装配，再在宫密封件外面粘贴一层密封层，得到防静电耐磨 陶瓷托辊；本发明中，防静电耐磨陶瓷托辊的球磨、榨泥、练泥、干燥、喷雾造粒都 为公知技术。
本发明具有下列优点
① 采用防静电耐磨陶瓷材料作托辊的管体材料，这是主体创新点，现在国 内的陶瓷托辊的电阻在10"Q以上，不能将产生的静电荷及时释放掉，从而会 造成电荷富集，引起煤粉爆炸。本发明研制的防静电耐磨陶瓷托辊管体的电阻
在3X 106—3X 107Q，远小于国家标准3X108Q，能快速将产生的静电荷释放， 保证煤矿的运行安全。
② 采用薄壁防静电耐磨陶瓷管体，管体厚度从行业的25mm减小到6-20mm， 托辊重量是现有陶瓷托辊重量的1/2，是钢托辊的2/3，由于减轻了托辊的重量 这样既延长了托辊轴承的使用寿命1倍，又节约皮带输送机的运行能耗25%。 能工业化大生产。
③ 采用迷宫密封件的外面再有一层密封层，这样有双层保护，在研究中发 现，托辊失效80%是由于轴承受到粉尘污染所致，如果解决这个难题，国外都 使用迷宫密封件，但这在复杂的运输和使用环境中，不能完全解决粉尘污染。 在迷宫密封件的外层在加一道密封层，完全解决了这个难题，使托辊的使用寿 命延长60%。
④ 轴承采用迷宫密封件和陶瓷管体形成过盈配合，这样装配精度提高很多， 生产效率提高15%,克服传统的通过环氧树脂粘结方法造成的误差，导致托辊 运动受阻和生产效率低。
具体实施例方式
以下所述实例详细地说明了本发明。在实例中，所有份数和百分比均按重实施例1
1、 按配方称取300Kg铝钒土、 300Kg高岭土、 50Kg羟甲基纤维素、30Kg Sb205、 240KgFe2O3、 30Kg Sn02、 20Kg氧化钛、30Kg氧化锌；
2、 将1步骤的混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2: 0.8，过筛得到陶瓷浆料1800Kg;
3、 将2步骤制备的陶瓷浆料送入喷雾造粒塔进行造粒，得到造粒粉1050
Kg;
4、 将3步骤中的1050Kg造粒粉采用等静压成型方法成型，得到防静电耐 磨陶瓷管干坯300根；
5、 将4步骤所得的防静电耐磨陶瓷管300 tTf坯放入梭式窑或隧道窑等窑 炉中进行还原气氛吊烧，以5°C/min的升温速度进行升温，在130(TC高温阶段 保温2小时，得到防静电耐磨陶瓷管300根；
6、 将5步骤所得的300根防静电耐磨陶瓷管、600个带有迷宫密封件轴承 和300根轴采用过盈配合进行装配，再在迷宫密封件外面粘贴一层密封层，得 到防静电耐磨陶瓷托辊300根；
实施例2
1、 按配方称取45Kg铝钒土、 30Kg高岭土、 15Itg长石、50Kg羟甲基纤 维素、30KgSb2O5、 750KgFe2O3、 30KgSnO2、 20Kg氧化钛、30Kg氧化锌；
2、 将1步骤的混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2: 0.8，过筛得到陶瓷浆料1800Kg;
3、 将2步骤中制备的1800Kg混合陶瓷料浆在榨泥机中进行脱水，使水分 含量在25%左右，得到1250Kg泥饼；
4、 将3步骤所得1250Kg泥饼，在真空练泥机中进行练泥，得到泥段IOO根，并陈腐24h，得到陈腐泥段100根；
5、 将4步骤所得100根陈腐泥段，放入真空练泥机中进行挤出成型，得到 防静电耐磨陶瓷管湿坯200根；
6、 将5步骤所得的200根防静电耐磨陶瓷管湿坯阴干48h，再在7(TC烘房 中干燥12h，得到防静电耐磨陶瓷管干坯200根；
7、 将6步骤所得的防静电耐磨陶瓷管200根干坯放入梭式窑或隧道窑等窑 炉中进行还原气氛吊烧，以5'C/min的升温速度进行升温，在128(TC高温阶段 保温2小时，得到防静电耐磨陶瓷管200根；
8、 将7步骤所得的200根防静电耐磨陶瓷管、400个带有迷宫密封件轴承 和200根轴采用过盈配、合进行装配，再在迷宫密封件外面粘贴一层密封层，得 到防静电耐磨陶瓷托辊200根；
实施例3
1、 按配方称寧30Kg氧化铝、10Kg高岭土、 10Kg长石、4Kg碳酸钡、5Kg 羟甲基纤维素、3KgSb2Os、 30KgFe2O3、 3KgSn02、 2Kg氧化钛、3Kg氧化锌；
2、 将1步骤的混合料在球磨机中球磨24小时，其中料球石水=1: 2:
0.3，过筛得到陶瓷浆料130Kg;
3、 将2步骤中制备的130Kg混合陶瓷料浆注入15套石膏模具中注桨成型 10h后将多余的浆料倒出；
4、 将3步骤所得的15根防静电耐磨陶瓷管湿坯阴干48h，再在7(TC烘房 中干燥12h，得到防静电耐磨陶瓷管干坯15根；
5、 将4步骤所得的15根防静电耐磨陶瓷管干坯放入梭式窑或隧道窑等窑 炉中还原气氛进行吊烧，以3 — 15"C/min的升温速度进行升温，在120(TC — 1350 'C高温阶段保温1一3小时，得到防静电耐磨陶瓷管；6、将5步骤所得的15根防静电耐磨陶瓷管、30个带有迷宫密封件轴承和 15根轴采用过盈配合进行装配，再在迷宫密封件外面粘贴一层密封层，得到防 静电耐磨陶瓷托辊15根。
权利要求
1.一种防静电耐磨陶瓷托辊，其特征在于采用下列配比(以重量百分比计)5-60％陶瓷骨料，5％羟甲基纤维素，3-5％Sb2O5，15-75％Fe2O3，3-5％SnO2，2-3％氧化钛，3-7％氧化锌。
2. 按照权利要求1所述的防静电耐磨陶瓷托辊，其特征在于所述陶瓷骨 料是指氧化铝、铝钒土、高岭土、碳化硅、长石、碳酸钡和微晶玻璃粉中的几 种或全部按任意比例的组合物，或者仅由一种原料组成。
3. —种制备权利要求1所述的防静电耐磨陶瓷托辊的制备方法，可采用配 料、球磨、搾泥、练泥、成型、干燥、烧结和装配等工序，其特征在于其特征在于 所述成型，是指采用挤出成型方法。
4. 根据权利要求3所述的防静电耐磨陶瓷托辊的制备方法，其特征在于 所述烧结，是指以还原气氛吊烧工艺，以10—15。C/min的升温速度进行升温， 在1200。C一135(TC高温阶段保温1 — 3小时。
5. 根据权利要求3所述的防静电耐磨陶瓷托辊的制备方法，其特征在于 所述装配，是指将防静电耐磨陶瓷管、带有迷宫密封件轴承和轴采用过盈配合 进行装配，再在迷宫密封件外面粘贴一层密封层，得到防静电耐磨陶瓷托辊。
6. —种制备权利要求l所述的防静电耐磨陶瓷托辊的制备方法，还可以采用配料、球磨、喷雾造粒、等静压成型、烧结和装配等工序制备，其特征在于所述成型，是指等静压成型。
7. —种制备权利要求1所述的防静电耐磨陶瓷托辊的制备方法，还可以采 用配料、球磨、注浆成型、干燥、烧结和装配等工序制备，其特征在于所述成型，是指普通注桨成型或压力注桨成型或离心注浆成型。
全文摘要
本发明的目的是提供一种防静电耐磨陶瓷托辊及其制备方法，采用5-60％陶瓷骨料，5％羟甲基纤维素，3-5％Sb₂O₅，15-75％Fe₂O₃，3-5％SnO₂，2-3％氧化钛，3-7％氧化锌的配方，经配料、球磨、榨泥、练泥、挤出成型、干燥、烧结和装配等工序或者经配料、球磨、喷雾造粒、等静压成型、、烧结和装配等工序制备或者经配料、球磨、注浆、干燥、烧结和装配等工序制备。该防静电耐磨陶瓷托辊使用寿命15-48个月，壁厚在6-20mm，耐磨性是钢管托辊的3-5倍、重量是钢管托辊的2/3、耐酸98.6％、耐碱84.7％、磨耗＜0.25％、不燃烧和各项性能指标符合国家煤炭安全标准。
文档编号C04B35/01GK101654358SQ20091004431
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者协 伍 申请人:协 伍