CN117645469A - 一种熔融石英陶瓷制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及熔融石英陶瓷领域，且公开了一种熔融石英陶瓷制备方法，包括以下步骤：第一步：准备好材料，熔融石英砂、水；第二步：石英砂和水按比例配磨成细浆，放到搅拌罐陈腐备用；第三步：不同粒度的石英砂和细浆按比例混合搅拌，放入压力罐抽搅拌真空；第四步：注浆石膏模具和注凝水浴加热成型，自然晾干2‑3天；第五步：先在烘干炉中烘干水分，梭式窑烧制，该熔融石英陶瓷制备方法，采用微波‑真空联合焙烧，通过微波选择性加热的特点使石英中的气液包裹体爆裂并逸出，在真空的条件下，使B、P等元素挥发，并且将石英砂中的羟基得到有效的去除。

Description

一种熔融石英陶瓷制备方法

技术领域

本发明涉及熔融石英陶瓷领域，具体为一种熔融石英陶瓷制备方法。

背景技术

熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760℃以上温度熔融，随后快速冷却而制得的。此过程将晶型二氧化硅转变为非晶型的玻璃熔体。

熔融石英熔化温度约1713℃，导热系数低，热膨胀系数几乎是所有耐火材料中最小的，因而它具有极高的热震稳定性。所以，在焙烧和浇注过程中熔融石英型壳很少因温度剧变而破裂，是理想的熔模铸造制型的耐火材料，可作为面层或背层涂料用的耐火材料，以及撒砂材料，现有技术中采用微波-真空焙烧的方式，微波使石英中气液包裹体炸裂逃逸，真空破坏羟基的结构，使羟基得到高效的去除，同时在真空的状态下，B、P等元素会挥发掉。目的在于解决现有方法中高纯石英砂制备流程长、纯度不高的问题，为此我们提出了一种熔融石英陶瓷制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种熔融石英陶瓷制备方法，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔融石英陶瓷制备方法，包括以下步骤：

第一步：准备好材料，熔融石英砂、水；

第二步：石英砂和水按比例配磨成细浆，放到搅拌罐陈腐备用；

第三步：不同粒度的石英砂和细浆按比例混合搅拌，放入压力罐抽搅拌真空；

第四步：注浆石膏模具和注凝水浴加热成型，自然晾干2-3天；

第五步：先在烘干炉中烘干水分，梭式窑烧制。

优选的，所述熔融石英砂的制备方法：

S1：将天然石英原矿破碎并清洗筛分分级得到石英颗粒；

S2：石英颗粒进行焙烧后加入到淬火溶液中进行快速淬火处理得到石英微粒；

S3：石英微粒进行加压酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣；

S4：将酸浸渣进行微波真空联合焙烧得到石英砂；

S5：石英砂进行超声碱浸处理，固液分离得到碱浸液和碱浸渣，碱浸渣经超声清洗，干燥得到高纯石英砂。

优选的，所述S2中焙烧条件为在马弗炉中在900～1200℃下焙烧2～4h,然后加入到淬火溶液。

优选的，所述S2中淬火溶液为碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或氢氧化钠溶液。

优选的，所述S3中加压酸浸处理条件为：通过石英微粒置于压力为1.55～4.68MPa、温度为200～260℃条件下酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣，其中酸液为草酸和甲酸的混合酸。

优选的，所述S4中真空联合焙烧条件为：抽真空至0.001～-0.004Pa,加热至温度为900～1000℃并保温0.8～2h,继续加热至温度1100～1400℃并保温3～5h,通入保护气体至常压，冷却至室温。

优选的，所述S5中超声功率为100～170W,超声碱浸处理的温度为60～85。

优选的，所述第三步的具体内容为：

S1：不同粒度的石英砂与细浆按照特定的比例混合在一起，加入分散剂、粘合剂；

S2：将混合物放入压力罐中后，开始抽搅拌真空；

S3：在压力罐中抽搅拌真空后，保持搅拌速度，以保持混合物的均匀性和稳定性；

S4：脱气和输送。

优选的，所述注凝包括以下步骤：

将低黏度、高固相含量的分散均匀的粉体悬浮液在搅拌机中进行搅拌；

加入少量的有机单体，同时加入催化剂和引发剂或通过加热的方式使有机单体聚合交联形成三维网状结构；

将浆料浇注入模具中，使其原位固化成型；

将固化成型的胚体脱模、翻转、固化、初检、修坯、干燥、煅烧、修边、终检以及包装。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种熔融石英陶瓷制备方法，具备以下有益效果：

1、该熔融石英陶瓷制备方法，采用微波-真空联合焙烧，通过微波选择性加热的特点使石英中的气液包裹体爆裂并逸出，在真空的条件下，使B、P等元素挥发，并且将石英砂中的羟基得到有效的去除。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种熔融石英陶瓷制备方法，包括以下步骤：

第一步：准备好材料，熔融石英砂、水；

熔融石英砂的制备方法：

A、将天然石英原矿破碎并清洗筛分分级得到石英颗粒；

B、石英颗粒进行焙烧后加入到淬火溶液中进行快速淬火处理得到石英微粒；

焙烧条件为在马弗炉中在900～1200℃下焙烧2～4h,然后加入到淬火溶液。

淬火溶液为碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或氢氧化钠溶液。

C、石英微粒进行加压酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣；

加压酸浸处理条件为：通过石英微粒置于压力为1.55～4.68MPa、温度为200～260℃条件下酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣，其中酸液为草酸和甲酸的混合酸。

D、将酸浸渣进行微波真空联合焙烧得到石英砂；

真空联合焙烧条件为：抽真空至0.001～-0.004Pa,加热至温度为900～1000℃并保温0.8～2h,继续加热至温度1100～1400℃并保温3～5h,通入保护气体至常压，冷却至室温。

E、石英砂进行超声碱浸处理，固液分离得到碱浸液和碱浸渣，碱浸渣经超声清洗，干燥得到高纯石英砂。

超声功率为100～170W,超声碱浸处理的温度为60～85。

第二步：石英砂和水按比例配磨成细浆，放到搅拌罐陈腐备用；

石英砂和水按照一定的比例进行磨浆处理，形成细浆。这个步骤主要是为了将石英砂中的颗粒磨细，使其能够更好地与水混合，并形成均匀的浆料。

接下来，将形成的细浆放入搅拌罐中进行陈腐备用。这个步骤主要是为了使浆料中的各种成分充分混合和反应，同时去除其中的气泡和杂质，提高浆料的质量和稳定性。

在陈腐备用的过程中，石英砂和水的混合物会逐渐融合，形成一种均匀的浆料。这种浆料将被用于后续的加工和成型步骤，以制作出各种石英制品。

第三步：不同粒度的石英砂和细浆按比例混合搅拌，放入压力罐抽搅拌真空；

不同粒度的石英砂和细浆按比例混合搅拌：

在此步骤中，将不同粒度的石英砂(粗砂和细砂)与细浆(石英砂和水磨成的浆料)按照特定的比例混合在一起。这种混合物通常会加入一些添加剂，如分散剂、粘合剂等，以改善其可加工性和稳定性。混合物被充分搅拌，以确保各种粒度的石英砂与细浆均匀混合。

放入压力罐抽搅拌真空：

将混合物放入压力罐中后，开始抽搅拌真空。这个过程有助于去除混合物中的气泡和杂质。通过抽真空，可以减少气泡的数量并使混合物更加致密。此外，压力罐中的压力有助于增加混合物的稳定性，使其在加工过程中更易于操作。

持续搅拌和陈腐:

在压力罐中抽搅拌真空后，通常会保持一定的搅拌速度，以保持混合物的均匀性和稳定性。同时，为了进一步促进混合物的均匀性和改善其性能，一般会将其陈腐一段时间。

陈腐过程中，各种成分会更加充分地混合和反应，提高混合物的质量。

脱气和输送：

经过一定时间的陈腐后，可以通过适当的脱气方法去除混合物中的气泡，进一步优化其性能。随后，可以将这种处理后的混合物进行输送或转移，以进行后续的加工或成型操作。

第四步：注浆石膏模具和注凝水浴加热成型，自然晾干2-3天。

注浆石膏模具：

在此步骤中，将细浆(石英砂和水磨成的浆料)注入到已经准备好的石膏模具中。这个石膏模具通常是由两个半圆形状的石膏模板拼合而成，内部形成了空心的圆柱体。将细浆注入到这个圆柱体中，直到填满整个模具。

注凝水浴加热成型：

在细浆注入石膏模具后，将其放入一个注凝水浴中。这个水浴通常是由热水和一定的化学药剂组成，可以促进细浆中的各种成分反应并形成固体。在水浴中加热一段时间后，细浆会逐渐凝固并形成石英砂制品的雏形。

自然晾干：

将已经从石膏模具中取出的石英砂制品放置在干燥的地方，自然晾干2-3天。这个过程中，制品中的水分会逐渐蒸发，制品的强度和稳定性也会逐渐提高。

在这个过程中，要确保制品不会受到污染或损坏。同时，为了获得高质量的产品，需要控制好水浴的温度和时间，以及自然晾干的时间等因素。

第五步：先在烘干炉中烘干水分，梭式窑烧制。

Claims (9)

1.一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：准备好材料，熔融石英砂、水；

第二步：石英砂和水按比例配磨成细浆，放到搅拌罐陈腐备用；

第三步：不同粒度的石英砂和细浆按比例混合搅拌，放入压力罐抽搅拌真空；

第四步：注浆石膏模具和注凝水浴加热成型，自然晾干2-3天；

第五步：先在烘干炉中烘干水分，梭式窑烧制。

2.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述熔融石英砂的制备方法：

S1：将天然石英原矿破碎并清洗筛分分级得到石英颗粒；

S2：石英颗粒进行焙烧后加入到淬火溶液中进行快速淬火处理得到石英微粒；

S3：石英微粒进行加压酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣；

S4：将酸浸渣进行微波真空联合焙烧得到石英砂；

S5：石英砂进行超声碱浸处理，固液分离得到碱浸液和碱浸渣，碱浸渣经超声清洗，干燥得到高纯石英砂。

3.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述S2中焙烧条件为在马弗炉中在900～1200℃下焙烧2～4h,然后加入到淬火溶液。

4.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述S2中淬火溶液为碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或氢氧化钠溶液。

5.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述S3中加压酸浸处理条件为：通过石英微粒置于压力为1.55～4.68MPa、温度为200～260℃条件下酸浸处理得到酸浸液和酸浸渣，其中酸液为草酸和甲酸的混合酸。

6.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述S4中真空联合焙烧条件为：抽真空至0.001～-0.004Pa,加热至温度为900～1000℃并保温0.8～2h,继续加热至温度1100～1400℃并保温3～5h,通入保护气体至常压，冷却至室温。

7.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述S5中超声功率为100～170W,超声碱浸处理的温度为60～85。

8.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述第三步的具体内容为：

S1：不同粒度的石英砂与细浆按照特定的比例混合在一起，加入分散剂、粘合剂；

S2：将混合物放入压力罐中后，开始抽搅拌真空；

S3：在压力罐中抽搅拌真空后，保持搅拌速度，以保持混合物的均匀性和稳定性；

S4：脱气和输送。

9.根据权利要求1所述的一种熔融石英陶瓷制备方法，其特征在于：所述注凝包括以下步骤：

将低黏度、高固相含量的分散均匀的粉体悬浮液在搅拌机中进行搅拌；

加入少量的有机单体，同时加入催化剂和引发剂或通过加热的方式使有机单体聚合交联形成三维网状结构；

将浆料浇注入模具中，使其原位固化成型；

将固化成型的胚体脱模、翻转、固化、初检、修坯、干燥、煅烧、修边、终检以及包装。