一种氧化铝研磨球的制备方法与流程

本发明属于氧化铝粉制备技术领域，具体地，本发明涉及一种高纯度、高研磨效率、低损耗氧化铝研磨球的制备方法。

背景技术：

当前，高纯氧化铝在国内外的使用量日趋上升，而国内的中高端氧化铝行业市场基本被国外进口氧化铝垄断，低端市场基本有国内大部分产品提供。从目前市场情况来看，国内高纯氧化铝高端市场发展稳定和旺盛，市场巨大。国外产品质量高、性能较好，但价格昂贵，高端市场的巨大红利被国外企业独享。当前，在制备高纯氧化铝粉体应用于特别领域的需求逐渐加大，对于研磨介质提出较高要求，目前日本的高纯氧化铝研磨球的售价在2000元/kg以上，由于目前国内生产的高纯氧化铝研磨球磨耗高、强度低，在砂磨机中使用存在碎球问题，而且使用成本太大，所以，国内使用的研磨磨介基本为氧化锆球，又因为氧化锆球硬度低于氧化铝粉料，导致高纯氧化铝粉料纯度下降严重。所以，生产一种高性能的高纯氧化铝研磨球，为高纯氧化铝粉料行业提供一种可用的高性能高纯氧化铝研磨球正是当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种氧化铝研磨球的制备方法，可降低生产高纯氧化铝粉纳米化的成本；使用过程中氧化铝球的损耗较低，产品质量稳定。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种氧化铝研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)制作氧化铝球种子：

纯度为99.99％-99.995％、粒度d50为0.8-1.0μm的氧化铝粉，筛分，团球，团球过程中加入胶溶液，控制水分在15-30％，待出现球形时进行筛分，控制尺寸为0.25-0.35mm，得到氧化铝球种子；

2)制作生球：

步骤1)得到的氧化铝球种子团球长球，继续筛氧化铝粉加入并喷洒胶溶液，控制水分为18-30％，筛分压实得到密度达到1.35-1.45g/ml的球作为成品生球待用；

3)煅烧：

将成品生球经过遴选，进行1620℃-1650℃煅烧，得到真实密度为3.8-4.0g/cm³，纯度为>99.99％，磨耗<5g/kg作为氧化铝研磨球成品。

优选地，所述胶溶液为丙烯酸脂胶溶液。

优选地，纯度为99.99％-99.995％、粒度d50为0.8-1.0μm的氧化铝粉采用以下方法制备：

以纯度≥99.995％高纯氧化铝为原材料，使用高纯水作为溶剂配备20％-60％固含浆料于经湿法研磨、干燥和气流粉碎得到纯度为99.99％-99.995％、粒度d50为0.8-1.0μm的氧化铝粉。

优选地，所述湿法研磨具体为：

采用砂磨机进行湿法研磨，配合0.8-1.0mm氧化铝研磨球进行研磨浆料至0.5-1.0μm，研磨转速为800-900r/h。

优选地，所述气流粉碎的粉碎压力为5-8mpa，粉碎频率为58-65hz。

根据本发明的优选实施例，一种氧化铝研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

氧化铝研磨球配方粉制备：以高纯氧化铝(4n5)为原材料，使用高纯水作为溶剂配备20％-60％固含浆料于砂磨机进行湿法研磨，配合0.8-1.0mm氧化铝研磨球进行研磨浆料至0.5-1.0μm，研磨转速为800-900r/h，对浆料进行干燥，由于在干燥过程中出现团聚现象，经过气流粉碎，粉碎压力为5-8mpa，粉碎频率为58-65hz，确保过程品无结块，粉碎后氧化铝(纯度为99.99％-99.995％，d50:0.8-1.0μm)备用作为团球原料。

氧化铝球的制备：

生球制做：

制作氧化铝球种子，首先将制备好氧化铝研磨球配方粉过100目筛网进行筛分，加入到团球机中，在团球机滚动的状态下，一边滚动一边加入溶于水的丙烯酸脂胶溶液，起到黏连作用，制作过程中控制水分在15-30％之间，待出现球形时进行筛分，控制尺寸为0.25-0.35mm，得到表面圆润，有光泽，无异形球的种子。

使用前期制备好的种子，在团球机中开始长球，长球过程中继续筛粉加入到滚动的团球机中，喷洒溶于水的胶溶液，控制水分为18-30％之间，通过筛分制备出合格尺寸的生球。

将筛分出来合格尺寸的生球在团球机中进行压实，筛分出表面有光泽、无椭圆球、无三角球、密度达到1.35-1.45g/ml的球作为成品生球待用。

用压实好的生球通过选球架进行遴选，选择较为圆整氧化铝球备用煅烧。

煅烧：将遴选好的生球装入到高温陶瓷坩埚中在高温炉中进行1620℃-1650℃煅烧3.5-6h，得到真实密度为3.8-4.0g/cm³，纯度为>99.99％，磨耗<5g/kg作为氧化铝研磨球成品。

本发明采用的高纯水(highpuritywater)按照行业内的控制标准进行控制，一般是指25℃时电导率小于0.1μs/cm和残余含盐量小于0.3mg/l，并去除了非电介质的微量细菌、微生物、微粒等杂质的水。制备方法有蒸馏、膜分离、离子交换和灭菌。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、氧化铝研磨球自身纯度较高，对研磨物料没有纯度污染，减小了对研磨高纯氧化铝物料的污染；

2、强度高、研磨磨耗较低；研磨效率高；性能稳定，研磨过程中损耗较低；

3、低研磨磨耗，不出现碎球情况，在使用过程中，不易堵塞研磨设备。

附图说明

图1为高纯氧化铝研磨球制备工艺流程图。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1所示，一种氧化铝研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

氧化铝研磨球配方粉制备：以高纯氧化铝(4n5)为原材料，以高纯水为溶剂配备35％固含浆料于砂磨机进行湿法研磨，配合0.8-1.0mm氧化铝研磨球进行研磨浆料至0.8μm，研磨转速为900r/h，对浆料进行干燥，由于在干燥过程中出现团聚现象，经过气流粉碎，粉碎压力为6mpa，粉碎频率为60hz，确保过程品无结块，粉碎后得到纯度为99.995％、粒度d50为0.892μm的氧化铝备用作为团球原料。

氧化铝球的制备：

生球制做：

制作氧化铝球种子，首先将制备好氧化铝研磨球配方粉过100目筛网进行筛分，加入到团球机中，在团球机滚动的状态下，一边滚动一边加入溶于水的丙烯酸脂胶溶液，起到黏连作用，测得水分为18.27％，待出现球形时进行筛分，控制尺寸在0.27-0.30mm，得到表面圆润，有光泽，无异形球的种子。

使用前期制备好的种子，在团球机中开始长球，长球过程中继续筛粉加入到滚动的团球机中，喷洒溶于水的丙烯酸脂胶溶液，控制水分为24.04％，通过筛分制备出尺寸在0.85-1.05mm之间的生球。

将筛分出来合格尺寸的生球在团球机中进行压实，筛分出表面有光泽、无椭圆球、无三角球、密度达到1.3988g/ml的球作为成品生球待用。。

用压实好的生球通过选球架进行遴选，选择球形度较好的氧化铝球备用煅烧。

煅烧：将遴选好的生球装入到高温陶瓷坩埚中在高温炉中进行煅烧，煅烧温度为：1645℃，保温3.5h，得到真实密度为3.8945g/cm³，纯度为99.992％，磨耗3.7g/kg作为氧化铝研磨球成品。

实施例二：

如图1所示，一种氧化铝研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

氧化铝研磨球配方粉制备：以高纯氧化铝(4n5)为原材料，使用高纯水为溶剂20％固含浆料于砂磨机进行湿法研磨，配合0.8-1.0mm氧化铝研磨球进行研磨浆料至0.65μm，研磨转速为850r/h，对浆料进行干燥，由于在干燥过程中出现团聚现象，经过气流粉碎，粉碎压力为6.5mpa，粉碎频率为65hz，确保过程品无结块，粉碎后氧化铝粒度为0.901μm备用作为团球原料。

氧化铝球的制备：

生球制做：

制作氧化铝球种子，首先将制备好氧化铝研磨球配方粉过100目筛网进行筛分，加入到团球机中，在团球机滚动的状态下，一边滚动一边加入溶于水的丙烯酸脂胶溶液，起到黏连作用，测得水分为30％，待出现球形时进行筛分，控制尺寸在0.30-0.33mm，得到表面圆润，有光泽，无异形球的种子。

使用前期制备好的种子，在团球机中开始长球，长球过程中继续筛粉加入到滚动的团球机中，喷洒溶于水的丙烯酸脂胶溶液，控制水分为19.62％，通过筛分制备出尺寸为0.80-0.98mm之间的生球。

将筛分出来合格尺寸的生球在团球机中进行压实，筛分出表面有光泽、无异形球、密度达到1.3994g/ml的球作为成品生球待用。

用压实好的生球通过选球架进行遴选，选择球形度较好的氧化铝球备用煅烧。

煅烧：将遴选好的生球装入到高温陶瓷坩埚中在高温炉中进行煅烧，煅烧温度为：1620℃，保温6h，得到真实密度为3.9012g/cm³，纯度为99.992％，磨耗4.21g/kg作为氧化铝研磨球成品。

实施例三：

如图1所示，一种氧化铝研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

氧化铝研磨球配方粉制备：以高纯氧化铝(4n5)为原材料，使用高纯水为溶剂60％固含浆料于砂磨机进行湿法研磨，配合0.8-1.0mm氧化铝研磨球进行研磨浆料至0.5μm，研磨转速为800r/h，对浆料进行干燥，由于在干燥过程中出现团聚现象，经过气流粉碎，粉碎压力为5mpa，粉碎频率为65hz，确保过程品无结块，粉碎后氧化铝粒度为0.901μm备用作为团球原料。

氧化铝球的制备：

生球制做：

制作氧化铝球种子，首先将制备好氧化铝研磨球配方粉过100目筛网进行筛分，加入到团球机中，在团球机滚动的状态下，一边滚动一边加入溶于水的丙烯酸脂胶溶液，起到黏连作用，测得水分为15％，待出现球形时进行筛分，控制尺寸在0.25-0.33mm，得到表面圆润，有光泽，无异形球的种子。

使用前期制备好的种子，在团球机中开始长球，长球过程中继续筛粉加入到滚动的团球机中，喷洒溶于水的丙烯酸脂胶溶液，控制水分为30％，通过筛分制备出尺寸为0.80-0.99mm之间的生球。

将筛分出来合格尺寸的生球在团球机中进行压实，筛分出表面有光泽、无异形球、密度达到1.448g/ml的球作为成品生球待用。

用压实好的生球通过选球架进行遴选，选择球形度较好的氧化铝球备用煅烧。

煅烧：将遴选好的生球装入到高温陶瓷坩埚中在高温炉中进行煅烧，煅烧温度为：1650℃，保温5h，得到真实密度为3.9875g/cm³，纯度为99.992％，磨耗4.21g/kg作为氧化铝研磨球成品。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。