本发明涉及电缆
技术领域：
，特别涉及一种矿物绝缘电缆二氧化硅瓷柱的制备方法。
背景技术：
：矿物绝缘电缆是一种具有金属护套(主要由铜、不锈钢及incone1600合金等制备)的电缆，其具有防火、防水、防油、防爆及抗辐射、寿命长、工作温度高、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、耐过载、电磁屏蔽及电磁兼容性优异等优点，被广泛应用在国民经济建设中的各个领域，如高层建筑、大型商场、石油化工、机场等。目前，矿物绝缘电缆在生产过程中通常以氧化镁作为绝缘层，但其有一个很大的不足，就是氧化镁极易吸潮，即吸收空气中的水分，从而使绝缘性能大幅降低。这给矿物绝缘电缆的生产、安装和使用带来了很大的不便。二氧化硅不容易吸潮的特性，就很大程度上弥补了氧化镁作为绝缘层的缺点，且二氧化硅同样是一种绝缘性好、耐火性好的绝缘材料，故部分对绝缘性能以及耐久性要求较高的矿物绝缘电缆，需要使用二氧化硅作为绝缘层。二氧化硅绝缘层的制备方式一般包括两种：预制二氧化硅瓷柱法和二氧化硅粉灌装法。其中，预制二氧化硅瓷柱法被广泛采用，主流的预制二氧化硅瓷柱法一般包括两种：方法一，将二氧化硅粉与石蜡等添加剂混合，采用湿法压制成型后，在1300-1400℃高温下煅烧得到二氧化硅瓷柱。方法二，在二氧化硅粉中加入一定比例的纤维素、石蜡和硅油等添加剂，压制成型后，在500-900℃的较低温度下烧结得到二氧化硅瓷柱。上述方法一中，将二氧化硅粉与石蜡混合后煅烧得到二氧化硅瓷柱，瓷柱中残留的杂质含量过高，严重影响了矿物绝缘电缆的各项电气性能，如耐压和绝缘等。另外石蜡在燃烧后产生的大量的废气，严重污染环境。上述方法二中，低温烧结后所得到的二氧化硅瓷柱密度低、颗粒度大、而且添加剂较多，制备出的二氧化硅瓷柱作为电缆绝缘层的话，其性能不够好，且在装配过程中易碎。另外，上述两种预制二氧化硅瓷柱法在制备过程中，均存在压制密度过低且密度不稳定的现象，从而导致矿物绝缘电缆的原材料匹配也难以稳定，不利于生产。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种矿物绝缘电缆二氧化硅瓷柱及制备方法，以制备密度稳定、结构密实的二氧化硅瓷柱。为实现以上目的，本发明采用一种矿物绝缘电缆二氧化硅瓷柱的制备方法，包括如下步骤：按重量比例称取100目二氧化硅粉、140目二氧化硅粉、200目二氧化硅粉、325目二氧化硅粉以及粒经大于325目的二氧化硅粉，进行混合后得到级配二氧化硅粉；在所述级配二氧化硅粉中添加粘结剂，进行搅拌、过筛并烘干得到二氧化硅粒，该粘结剂为羧甲基纤维素；将二氧化硅粒进行干燥处理，并将干燥处理后的二氧化硅粒进行压制处理，得到二氧化硅瓷柱坯体；将二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中进行烧结，得到二氧化硅瓷柱。优选地，所述重量比例包括：100目二氧化硅粉10～20％，140目二氧化硅粉20～35％，200目二氧化硅粉25～40％，325目二氧化硅粉15～30％，粒度大于325目的二氧化硅粉小于10％。优选地，所述羧甲基纤维素占所述级配二氧化硅粉重量的0.293％～0.307％。优选地，所述在所述级配二氧化硅粉中添加粘结剂，并进行造粒，得到二氧化硅粒，包括：将所述羧甲基纤维素和蒸馏水/去离子水按重量比1:10进行溶解，得到混合液；将所述混合液加入所述级配二氧化硅粉中，进行造粒，得到二氧化硅粒。优选地，还包括：在干燥处理后的二氧化硅粒中添加脱模剂；将干燥处理后且添加脱模剂的二氧化硅粒进行压制处理，得到二氧化硅瓷柱坯体。优选地，所述脱模剂为硬脂酸锌，其占所述级配二氧化硅粉重量的0.240％～0.267％。优选地，所述二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中烧结时，烧制温度为1245℃～1255℃，烧制时间为4～6小时。优选地，所述将二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中进行烧结，得到二氧化硅瓷柱，包括：将所述二氧化硅瓷柱坯体码放在烧结炉的小车上，送进烧结炉中；将炉温升至1250℃±5℃，单芯压制二氧化硅柱保温4小时，多芯保温6小时；切断烧结炉电源，待温度下降至1000℃以下后，打卡烧结炉炉门至三分之一，待温度下降至800℃时打开烧结炉炉门至二分之一处，待温度下降至350℃以下时小车移动至烧结炉炉外；将烧结后的二氧化硅瓷柱空冷至100℃，并放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃。与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过优化二氧化硅颗粒度级配的方式，既保证了瓷柱的强度和稳定的密度，又有效的降低了添加剂的添加量，使得制得的瓷柱杂质含量低，有效的提高了成品矿物绝缘电缆的绝缘电阻与耐压等级，保证了瓷柱的各项电气性能的优异性，提高了二氧化硅瓷柱生产的合格率。附图说明下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：图1是一种矿物绝缘电缆二氧化硅瓷柱的制备方法的流程示意图。具体实施方式为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。如图1所示，本申请实施例公开的一种矿物绝缘电缆二氧化硅瓷柱的制备方法，包括如下步骤：a)按重量比例称取100目二氧化硅粉、140目二氧化硅粉、200目二氧化硅粉、325目二氧化硅粉以及粒经大于325目的二氧化硅粉，进行混合后得到级配二氧化硅粉；b)在所述级配二氧化硅粉中添加粘结剂，进行搅拌、过筛并烘干得到二氧化硅粒，该粘结剂为羧甲基纤维素；c)将二氧化硅粒进行干燥处理，并将干燥处理后的二氧化硅粒进行压制处理，得到二氧化硅瓷柱坯体；d)将二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中进行烧结，得到二氧化硅瓷柱。需要说明的是，本实施例中选取不同颗粒度的二氧化硅粉，并按照设计的比例进行混合，用于制备二氧化硅瓷柱。在烧结过程中，不同颗粒度的二氧化硅粉之间的空隙较小，使得制备出的二氧化硅瓷柱结构密实，密度稳定。具体地，上述步骤a)中各颗粒度级别的二氧化硅粉重量比例为：100目二氧化硅粉10～20％，140目二氧化硅粉20～35％，200目二氧化硅粉25～40％，325目二氧化硅粉15～30％，粒度大于325目的二氧化硅粉小于10％。本申请实施例中，100目二氧化硅粉典型但非限制性含量为：10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。140目二氧化硅粉典型但非限制性含量为：20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。200目二氧化硅粉典型但非限制性含量为：25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％。325目二氧化硅粉典型但非限制性含量为：15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％。粒度大于325目的二氧化硅粉典型但非限制性含量为：0％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。优选地，羧甲基纤维素占所述级配二氧化硅粉重量的0.293％～0.307％。本实施例除选取羧甲基纤维素作为粘结剂外，还可选取聚乙烯醇作为粘结剂使用，可采用加热的方式将聚乙烯醇或羧甲基纤维素溶解在蒸馏水或去离子水中，其与蒸馏水或去离子水的重量比例为1:10，然后将两者的混合液倒入级配二氧化硅粉中进行造粒。具体地，每75kg二氧化硅粉，用电子天平准确称取225±5g羧甲基纤维素，2.5±0.2kg蒸馏水，把羧甲基纤维素和蒸馏水放入溶解釜中，采用蒸汽加热，并时常搅拌羧甲基纤维素与蒸馏水的混合物，直至溶液清亮透明，无可见白色颗粒。然后把溶解好的羧甲基纤维素加入到75kg二氧化硅粉中，开动混合机，搅拌3分钟。再将搅拌好的二氧化硅粉料放入造粒机漏斗中，启动造粒机进行造粒，每只烘盘大约装15kg二氧化硅颗粒料。优选地，上述步骤c)将二氧化硅粒进行干燥处理，并将干燥处理后的二氧化硅粒进行压制处理，得到二氧化硅瓷柱坯体。其具体过程为：待造粒过程结束，将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上，全部烘盘装料完成后，进入干燥状态，干燥过程可采用烘箱干燥或自然干燥两种方法。生产能力允许的情况下，采用自然干燥。烘箱干燥时，烘箱温度表指示温度为100℃，每15分钟打开一次排湿阀，每次排湿5分钟，100℃保温1小时后，将二氧化硅颗粒料拉出烘箱自然冷却，二氧化硅颗粒料全部干燥完毕，关闭烘箱电源。将烘盘中干燥后的二氧化硅颗粒料倒入专用木箱中，并对结块的二氧化硅颗粒料用筛网分散。过筛时将电子天平称量好的190±10g脱模剂加入75kg的二氧化硅粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入压机装料漏斗中。换上需要压制规格的瓷柱模具。对二氧化硅颗粒进行始压制，得到二氧化硅瓷柱坯体。其中，所述硬脂酸锌占所述级配二氧化硅粉重量的0.240％～0.267％。作为进一步优选的方案，上述步骤d)将二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中进行烧结，得到二氧化硅瓷柱。其包括：将所述二氧化硅瓷柱坯体在烧结炉中进行烧结，烧制温度为1245℃～1255℃，烧制时间为4～6小时。本申请实施例中，所述烧制时间典型但非限制性为：4小时、5小时或6小时。所述烧制温度典型但非限制性为：1245℃、1246℃、1247℃、1248℃、1249℃、1250℃、1251℃、1252℃、1253℃、1254℃或1255℃。较佳地，二氧化硅瓷柱坯体的烧制过程为：将压制好的瓷柱整齐的码放在烧结炉的小车上。送进烧结炉中。将炉温升到1250℃±5℃，单芯压制二氧化硅柱保温4小时，多芯保温6小时。切断电源。断电待温度显示到1000℃以下后，打开炉门三分之一。待温度显示800℃打开炉门二分之一，待温度显示500℃可以全部打开两边的炉门，待温度显示350℃以下将小车开动到炉子外面。将空冷至100℃左右烧结好的二氧化硅柱整齐地装入木箱，放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃左右。下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明。实施例11)配置级配二氧化硅粉：按照表1中的二氧化硅粒度分布重量比例筛选二氧化硅粉，并充分混合得到级配二氧化硅粉，放置待用。表1目数80100140200325>325重量，％015.320.230.3268.22)造粒：每75kg二氧化硅，用电子天平准确称取223g聚乙烯醇或羧甲基纤维素，2.4kg蒸馏水，把聚乙烯醇或羧甲基纤维素和蒸馏水放入溶解釜中，采用蒸汽加热，并时常搅拌聚乙烯醇或羧甲基纤维素与蒸馏水的混合物，直至溶液清亮透明，无可见白色颗粒。把溶解好的聚乙烯醇或羧甲基纤维素加入到75kg二氧化硅粉中，开动混合机，搅拌3分钟。将搅拌好的二氧化硅粉料放入造粒机漏斗中，启动造粒机。每只烘盘大约装15公斤二氧化硅颗粒料。3)干燥处理：待造粒过程结束，将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上，全部烘盘装料完成后，进入干燥状态。干燥过程可采用烘箱干燥或自然干燥两种方法。生产能力允许的情况下，采用自然干燥。烘箱干燥时，烘箱温度表指示温度为100℃，每15分钟打开一次排湿阀，每次排湿5分钟，100℃保温1小时后，二氧化硅颗粒料拉出烘箱自然冷却，二氧化硅颗粒料全部干燥完毕，关闭烘箱电源。4)压制处理，把已经造好粒的二氧化硅压制成瓷柱：将烘盘中干燥后的二氧化硅颗粒料倒入专用木箱中，并对结块的二氧化硅颗粒料用筛网分散。过筛时将电子天平称量好的185g硬脂酸锌加入75kg的二氧化硅粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入压机装料漏斗中。换上需要压制规格的瓷柱模具。压制外径19.5mm，内径5mm的单芯瓷柱。5)烧结，把压制好的瓷柱放在烧结炉中经高温烧结，使其硬化：将压制好的瓷柱整齐的码放在烧结炉的小车上。送进烧结炉中。将炉温升到1246℃，保温4小时。切断电源，断电待温度显示到1000℃以下后，打开炉门三分之一。待温度显示800℃打开炉门二分之一。待温度显示500℃可以全部打开两边的炉门，待温度显示350℃以下将小车开动到炉子外面。将空冷至100℃左右烧结好的烧结二氧化硅柱整齐地装入木箱，放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃左右。实施例21)配置级配二氧化硅粉：按照表2中的二氧化硅粒度分布重量比例筛选二氧化硅粉，并充分混合得到级配二氧化硅粉，放置待用。表2目数80100140200325>325重量，％013.225.33322.95.62)造粒：每75kg二氧化硅，用电子天平准确称取227g羧甲基纤维素，2.3kg蒸馏水，把羧甲基纤维素和蒸馏水放入溶解釜中，采用蒸汽加热，并时常搅拌羧甲基纤维素与蒸馏水的混合物，直至溶液清亮透明，无可见白色颗粒。把溶解好的羧甲基纤维素加入到75kg二氧化硅粉中，开动混合机，搅拌3分钟。将搅拌好的二氧化硅粉料放入造粒机漏斗中，启动造粒机。每只烘盘大约装15公斤二氧化硅颗粒料。3)干燥处理：待造粒过程结束，将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上，全部烘盘装料完成后，进入干燥状态。干燥过程可采用烘箱干燥或自然干燥两种方法。生产能力允许的情况下，采用自然干燥。烘箱干燥时，烘箱温度表指示温度为100℃，每15分钟打开一次排湿阀，每次排湿5分钟，100℃保温1小时后，二氧化硅颗粒料拉出烘箱自然冷却，二氧化硅颗粒料全部干燥完毕，关闭烘箱电源。4)压制处理，把已经造好粒的二氧化硅压制成瓷柱：将烘盘中干燥后的二氧化硅颗粒料倒入专用木箱中，并对结块的二氧化硅颗粒料用筛网分散。过筛时将电子天平称量好的180g硬脂酸锌加入75kg的二氧化硅粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入压机装料漏斗中。换上需要压制规格的瓷柱模具。压制外径20mm，内径5mm的双芯瓷柱。5)烧结，把压制好的瓷柱放在烧结炉中经高温烧结，使其硬化：将压制好的瓷柱整齐的码放在烧结炉的小车上。送进烧结炉中。将炉温升到1246℃，保温6小时。切断电源，断电待温度显示到1000℃以下后，打开炉门三分之一。待温度显示800℃打开炉门二分之一。待温度显示500℃可以全部打开两边的炉门，待温度显示350℃以下将小车开动到炉子外面。将空冷至100℃左右烧结好的烧结二氧化硅柱整齐地装入木箱，放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃左右。实施例31)配置级配二氧化硅粉：按照表3中的二氧化硅粒度分布重量比例筛选二氧化硅粉，并充分混合得到级配二氧化硅粉，放置待用。表3目数80100140200325>325重量，％01530.526.3271.22)造粒：每75kg二氧化硅，用电子天平准确称取228g羧甲基纤维素，2.7kg蒸馏水，把羧甲基纤维素和蒸馏水放入溶解釜中，采用蒸汽加热，并时常搅拌羧甲基纤维素与蒸馏水的混合物，直至溶液清亮透明，无可见白色颗粒。把溶解好的羧甲基纤维素加入到75kg二氧化硅粉中，开动混合机，搅拌3分钟。将搅拌好的二氧化硅粉料放入造粒机漏斗中，启动造粒机。每只烘盘大约装15公斤二氧化硅颗粒料。3)干燥处理：待造粒过程结束，将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上，全部烘盘装料完成后，进入干燥状态。干燥过程可采用烘箱干燥或自然干燥两种方法。生产能力允许的情况下，采用自然干燥。烘箱干燥时，烘箱温度表指示温度为100℃，每15分钟打开一次排湿阀，每次排湿5分钟，100℃保温1小时后，二氧化硅颗粒料拉出烘箱自然冷却，二氧化硅颗粒料全部干燥完毕，关闭烘箱电源。4)压制处理，把已经造好粒的二氧化硅压制成瓷柱：将烘盘中干燥后的二氧化硅颗粒料倒入专用木箱中，并对结块的二氧化硅颗粒料用筛网分散。过筛时将电子天平称量好的195g硬脂酸锌加入75kg的二氧化硅粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入压机装料漏斗中。换上需要压制规格的瓷柱模具。压制外径20mm，内径3.2mm的四芯瓷柱。5)烧结，把压制好的瓷柱放在烧结炉中经高温烧结，使其硬化：将压制好的瓷柱整齐的码放在烧结炉的小车上。送进烧结炉中。将炉温升到1246℃，保温6小时。切断电源，断电待温度显示到1000℃以下后，打开炉门三分之一。待温度显示800℃打开炉门二分之一。待温度显示500℃可以全部打开两边的炉门，待温度显示350℃以下将小车开动到炉子外面。将空冷至100℃左右烧结好的烧结二氧化硅柱整齐地装入木箱，放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃左右。实施例41)配置级配二氧化硅粉：按照表4中的二氧化硅粒度分布重量比例筛选二氧化硅粉，并充分混合得到级配二氧化硅粉，放置待用。表4目数80100140200325>325重量，％019.233.33015.522)造粒：每75kg二氧化硅，用电子天平准确称取224g羧甲基纤维素，2.3kg蒸馏水，把羧甲基纤维素和蒸馏水放入溶解釜中，采用蒸汽加热，并时常搅拌羧甲基纤维素与蒸馏水的混合物，直至溶液清亮透明，无可见白色颗粒。把溶解好的羧甲基纤维素加入到75kg二氧化硅粉中，开动混合机，搅拌3分钟。将搅拌好的二氧化硅粉料放入造粒机漏斗中，启动造粒机。每只烘盘大约装15公斤二氧化硅颗粒料。3)干燥处理：待造粒过程结束，将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上，全部烘盘装料完成后，进入干燥状态。干燥过程可采用烘箱干燥或自然干燥两种方法。生产能力允许的情况下，采用自然干燥。烘箱干燥时，烘箱温度表指示温度为100℃，每15分钟打开一次排湿阀，每次排湿5分钟，100℃保温1小时后，二氧化硅颗粒料拉出烘箱自然冷却，二氧化硅颗粒料全部干燥完毕，关闭烘箱电源。4)压制处理，把已经造好粒的二氧化硅压制成瓷柱：将烘盘中干燥后的二氧化硅颗粒料倒入专用木箱中，并对结块的二氧化硅颗粒料用筛网分散。过筛时将电子天平称量好的187g硬脂酸锌加入75kg的二氧化硅粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入压机装料漏斗中。换上需要压制规格的瓷柱模具。压制外径19.5mm，内径5mm的单芯瓷柱。5)烧结，把压制好的瓷柱放在烧结炉中经高温烧结，使其硬化：将压制好的瓷柱整齐的码放在烧结炉的小车上。送进烧结炉中。将炉温升到1246℃，保温6小时。切断电源，断电待温度显示到1000℃以下后，打开炉门三分之一。待温度显示800℃打开炉门二分之一。待温度显示500℃可以全部打开两边的炉门，待温度显示350℃以下将小车开动到炉子外面。将空冷至100℃左右烧结好的烧结二氧化硅柱整齐地装入木箱，放进保温房中保温，保温房温度控制在60℃左右。对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于级配二氧化硅粉中二氧化硅粉颗粒度级别的种类及配比不同，对比例2中采用粒径小于150目以及80～150目的二氧化硅粉混合得到级配二氧化硅粉，其中，粒径小于150目的用量为总量的3～5％。对比例2对比例2与实施例1的不同之处在于粘结剂的选取、粘结剂的添加过程以及粘结剂的添加比例，对比例3中粘结剂为石蜡，重量为级配二氧化硅粉的2％-3％。对比例3对比例3与实施例1的不同之处在于脱模剂的选取以及脱模剂的添加比例，对比例3中的脱模剂脱模剂为硅油，比例在1.7～4.4％。采用本申请实施例的制备方法和对比例的制备方法制备出的氧化镁瓷柱进行实验，得到的实验数据如表5所示：表5通过对二氧化硅瓷柱进行了电缆的装配和拉拔试验得出，本实施例制备的瓷柱结实，不易碎。密度可达1.4-1.6g/cm3，绝缘电阻大于10000mω，耐压2500v，杂质含量可低至0.065％。保证了瓷柱的强度和稳定的密度，又有效的降低了添加剂的添加量，使得制得的瓷柱杂质含量低，有效的提高了成品矿物绝缘电缆的绝缘电阻与耐压等级，保证了瓷柱的各项电气性能的优异性，提高了二氧化硅瓷柱生产的合格率。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12