專利名稱：一種用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法
技術領域：
本發明涉及材料制備技術，進一步是指用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料，
適合制備各種高強度懸式瓷絕緣子、棒形瓷絕緣子和空心瓷絕緣子等。
背景技術：
高強度瓷絕緣子是高壓輸變電線路和設備的關鍵元器件，主要起電氣絕緣和支撐 固定的作用。隨著我國超高壓和特高壓輸變電工程的發展，對瓷絕緣材料的機械強度和可 靠性的要求越來越高。為了提高瓷絕緣子的機械強度，通常以鋁礬土的形式引入高強度的 剛玉顆粒來增強瓷絕緣材料。目前國內生產高強度瓷絕緣子坯料的方法是，將鋁礬土、高嶺 土和長石等天然礦物按配方稱量后在球磨機中混合并研磨到所需的細度。然而，將高強度 高硬度的剛玉顆粒研磨到所需的細度要比傳統的長石和粘土等原料困難許多。因此，在制 備高強度瓷絕緣子時， 一般采用分兩次加料的球磨工藝，即先將礬土、長石等硬質原料研磨 到一定細度后，再加入易磨的粘土原料。這種工藝雖然有助于礬土、長石顆粒的細化，但研 磨效率低，通常需球磨15小時-20小時，且顆粒分布范圍寬。長時間的球磨使研磨體的磨 耗增大，特別是以燧石或海卵石等硅質球石為研磨體時，球磨過程中球石的磨損占被研磨 物料的1% _3%，即導致坯料中的Si(^含量提高了 1% _3%，這對高強度瓷絕緣子的機械 強度和可靠性是非常不利的。 盡管一些新型的高效研磨設備和技術在粉體工程技術中獲得應用，例如，氣流磨 通過物料間自身的高速碰撞可制備平均粒徑在3微米以下的粉體，且研磨過程中對物料的 污染很小，但設備投資較大，運行噪聲大，除塵要求高。振動球磨通過高頻振動加速了物料 與球石之間的撞擊頻率，因而研磨效率是滾筒式球磨的10倍甚至更高，但同樣存在設備運 行噪聲大、因振動易致部件的疲勞損壞等問題。上述兩種研磨方法均主要靠物料間的碰撞 破碎，所得到的顆粒棱角多，流動性差，且均只適合單一物料的干法研磨，對多組份且具有 不同硬度和密度的瓷絕緣子原料的研磨并不合適。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對傳統球磨方法存在的研磨效率低、顆粒分布范 圍寬等不足，提出一種用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，它在確保瓷絕緣子 坯料工藝性能的前提下，能最大限度地提高研磨效率，并縮小顆粒的分布范圍，所得粉體的 顆粒形狀近球形，流動性好，有利于改善瓷絕緣子產品的顯微結構；通過改善瓷絕緣子坯料 的均勻性，達到提高瓷絕緣子產品機械強度、電氣絕緣強度和運行可靠性的目的；還可促進 瓷絕緣子制備過程中的節能降耗和清潔生產，有效降低高強度瓷絕緣子產品的制造成本。
本發明的技術方案為，所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法有以下 步驟 (1)將硬質原料鋁礬土、長石先用雷蒙磨或其他已有粉碎設備研磨到100 i！ m以下 細度，然后配制成含水量在40% _60%的流動性和懸浮性良好的漿料；
如果原料已達到細度要求，則直接配制漿料； (2)將所述漿料用氣動隔膜泵連續送入攪拌式砂磨機的下部入口 ；砂磨機磨腔內 壁襯剛玉陶瓷或聚氨脂，攪拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔內填充小2. 5mm-3. 5mm的中鋁剛 玉瓷砂或高鋁剛玉瓷砂，待漿料填充滿砂磨機磨腔體時，啟動攪拌器； (3)漿料在攪拌器以500轉/分鐘-1000轉/分鐘的高速運轉帶動下與剛玉瓷砂 產生高效率的研磨作用，同時，在下部入口的供漿壓力作用下使漿料逐步向上流動，到達上 部出口時即完成一個研磨周期；完成一個研磨周期的時間根據物料硬度和所要求的細度不 同，在3分鐘-30分鐘內調節； (4)經研磨后的漿料在0. 3MPa-0. 8MPa的壓力作用下送入水力旋流分離器，使達 到細度要求的顆粒分離出去，而尚未達到細度要求的少量粗顆粒則被返回到攪拌式砂磨機 入口進行第二個周期的研磨，直至達到細度要求。
以下對本發明做出進一步說明。 本發明的步驟(1)中所述其他已有粉碎設備可以是球磨機、氣流磨機或振動磨機 等；研磨到100 m以下細度是指原料能全部通過孔徑為100 y m的分析篩。
本發明的步驟(2)中所述砂磨機磨腔內壁襯剛玉陶瓷或聚氨脂的初始厚度應不 小于lOmm，當磨損至厚度小于5mm時應及時更換。 本發明的步驟(2)中所述中鋁剛玉瓷砂可以是氧化鋁含量不低于60%的耐磨剛
玉質瓷球，高鋁剛玉瓷砂可以是氧化鋁含量不低于90%的耐磨剛玉質瓷球。 本發明的步驟(3)中所述調節一個研磨周期時間的方法可以是通過調節氣動隔
膜泵的工作頻率來調節進漿量和進漿壓力，從而控制漿料在砂磨機腔體內的停留時間。 本發明的步驟(4)中所述用水力旋流分離器分離達到細度要求的顆粒，是指粒徑
小于20ym的顆粒。根據原料的真密度和漿料的粘度不同，通過調節進入水力旋流分離器
進漿壓力的方法來分離不同粒徑的顆粒。 本發明用攪拌式砂磨來制備高強度瓷絕緣子坯料，能有效克服與氣流磨和振動磨
的不足，適合高強度瓷絕緣子坯料的高效濕法研磨，且能顯著去除20 i！ m以上的粗顆粒。 本發明的技術貢獻是，在高強度瓷絕緣子坯料的研磨過程中，可根據原料硬度和
細度要求對不同原料分別進行高效快速研磨，并將達到細度要求的顆粒用水力旋流分離器
及時分離。這樣，一方面避免了因研磨過細而增加能耗和設備的消耗，另一方面，將對瓷絕
緣子材料性能有不利影響的大于20 ii m的粗顆粒分離出去，從而使坯料中各原料的粒度控
制在較理想的分布范圍，在縮短研磨時間、降低研磨能耗的同時，提高了高強度瓷絕緣子產
品的機械強度和電氣絕緣強度，確保了產品在高壓電網中運行的可靠性。 本發明與傳統的球磨工藝相比，首先是可大幅提高研磨效率，縮短研磨時間，從
而顯著降低研磨能耗。其次，本發明采用的研磨體直徑為小3士0.5mm，比球磨機中直徑為
30mm-60mm的研磨體小了 10倍_20倍，可將物料快速研磨到更細小的尺寸，而且粒徑分布范
圍窄。第三，采用水力旋流分離技術，將達到細度要求的顆粒及時分離，少量大于20ym的
粗顆粒則返回繼續研磨，既避免了原料被研磨過細，又實現了對有害粗顆粒的剔除。第四，
本發明采用的攪拌式砂磨技術是一種連續式研磨新工藝，可適應單一原料和多種原料混合
物的研磨，對坯料細度的調節和控制方便靈活。 由以上可知，本發明為一種用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，該方法能顯著提高研磨效率，縮短研磨時間，所得粉體的顆粒形狀近球形，流動性好，縮小了坯 料的粒徑分布范圍，有利于改善瓷絕緣子產品的顯微結構；還大幅度地降低研磨過程能耗， 從而有效降低高強度瓷絕緣子產品的生產成本，提高瓷絕緣子產品的機械強度、電氣絕緣 強度和在高壓電網中運行的可靠性。
具體實施例方式實施例1 :所述用攪拌式砂磨制備高強度懸式瓷絕緣子坯料的方法是 (1)將細度在100 ii m以下的鋁礬土、長石配制成含水量在50%左右的流動性和懸
浮性良好的漿料。
(2)將該漿料用氣動隔膜泵連續送入攪拌式砂磨機的下部入口 ；砂磨機磨腔內壁 襯剛玉陶瓷片，攪拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔內填充小3±0. 5mm的中鋁剛玉瓷砂；待漿 料填充滿砂磨機腔體時，啟動攪拌器；
攪拌式砂磨機可采用現有技術產品。 (3)用變頻器將攪拌器的轉速調節至800轉/分鐘-1000轉/分鐘，使漿料與剛玉 瓷砂產生相對運動而實現高效率的研磨；漿料在研磨過程中從砂磨機下部入口逐步流向上 部出口處時，即完成一個研磨周期。通過調節氣動隔膜泵的進漿壓力來調節物料在砂磨機 中的研磨時間，根據原料的初始細度不同，一般在15分鐘 30分鐘內調節。
(4)經研磨后的漿料在0. 3MPa-0. 6MPa壓力作用下送入水力旋流分離器，分離達 到細度要求的顆粒。尚未達到細度要求的少量大于20微米的粗顆粒則被返回到攪拌式砂 磨機入口進行第二個周期的研磨，直至達到細度要求。
水力旋流分離器可采用現有技術產品。 實施例2 :所述用攪拌式砂磨制備高強度棒形瓷絕緣子坯料的方法是 (1)將鋁礬土、長石之硬質原料分別用雷蒙磨粉碎到320目(約50iim)以下細度，
將配方中各種原料配制成含水量為40% _50%的流動性和懸浮性良好的漿料； (2)將該漿料用氣動隔膜泵連續送入攪拌式砂磨機的下部入口 ；砂磨機磨腔內襯
剛玉陶瓷片，攪拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔內填充小3±0. 5mm的高鋁剛玉瓷砂；待漿料
填充滿砂磨機腔體時，啟動攪拌器； (3)調節攪拌器的轉速達到500轉/分鐘-800轉/分鐘，使漿料與剛玉瓷砂產 生相對運動而實現高效率的研磨；漿料在研磨過程中從砂磨機下部入口逐步流向上部出口 時，即完成一個研磨周期；通過調節氣動隔膜泵的進漿壓力來調節物料在砂磨機中的研磨 時間，一般在5分鐘-15分鐘范圍內調節； (4)經研磨后的漿料在0. 5MPa-0. 8MPa壓力作用下送入水力旋流分離器，分離達 到細度要求的顆粒。尚未達到細度要求的少量大于20微米的粗顆粒則被返回到攪拌式砂 磨機入口進行第二個周期的研磨，直至達到細度要求。 實施例3 :所述用攪拌式砂磨制備高強度空心瓷絕緣子坯料的方法是 (1)將鋁礬土、長石等之硬質原料分別用雷蒙磨 碎到250目(約60 ii m)以下細
度，將配方中各種原料配制成含水量為40% _50%的流動性和懸浮性良好的漿料； (2)將該漿料用氣動隔膜泵連續送入攪拌式砂磨機的下部入口。砂磨機磨腔內壁
襯lOmm以上的聚氨脂，攪拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔內填充小3±0. 5mm的中鋁剛玉瓷砂；待漿料填充滿砂磨機腔體時，啟動攪拌器； (3)調節攪拌器的轉速為600轉/分鐘-800轉/分鐘，使槳料與剛玉瓷砂產生 相對運動而實現高效率的研磨；漿料在研磨過程中從砂磨機下部入口逐步流向上部出口處 時，即完成一個研磨周期；通過調節氣動隔膜泵的進漿壓力來調節物料在砂磨機中的研磨 時間，一般控制在10分鐘-30分鐘范圍內 (4)經研磨后的漿料在0. 4MPa-0. 6MPa壓力作用下送入水力旋流分離器，分離達 到細度要求的顆粒；尚未達到細度要求的少量大于20 m的粗顆粒則被返回到攪拌式砂磨 機入口進行第二個周期的研磨，直至達到細度要求。
權利要求
一種用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，它的工藝步驟為(1)將硬質原料鋁礬土、長石先用雷蒙磨或其他已有粉碎設備研磨到100μm以下細度，然后配制成含水量在40％-60％的流動性和懸浮性良好的漿料；(2)將所述漿料用氣動隔膜泵連續送入攪拌式砂磨機的下部入口；砂磨機磨腔內壁襯剛玉陶瓷或聚氨脂，攪拌器外表用聚氨脂包覆，磨腔內填充φ2.5mm-3.5mm的中鋁剛玉瓷砂或高鋁剛玉瓷砂，待漿料填充滿砂磨機磨腔體時，啟動攪拌器；(3)漿料在攪拌器以500轉/分鐘-1000轉/分鐘的高速運轉帶動下與剛玉瓷砂產生高效率的研磨作用，同時，在下部入口的供漿壓力作用下使漿料逐步向上流動，到達上部出口時即完成一個研磨周期；完成一個研磨周期的時間根據物料硬度和所要求的細度不同，在3分鐘-30分鐘內調節；(4)經研磨后的漿料在0.3MPa-0.8MPa的壓力作用下送入水力旋流分離器，使達到細度要求的顆粒分離出去，而尚未達到細度要求的少量粗顆粒則被返回到攪拌式砂磨機入口進行第二個周期的研磨，直至達到細度要求。
2. 根據權利要求1所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，其特征是，步 驟(1)中所述其他已有粉碎設備為球磨機、氣流磨機或振動磨機。
3. 根據權利要求1所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，其特征是，步 驟(2)中所述砂磨機磨腔內壁襯剛玉陶瓷或聚氨脂的初始厚度不小于10mm。
4. 根據權利要求1所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，其特征是，步 驟(2)中所述中鋁剛玉瓷砂是氧化鋁含量不低于60%的耐磨剛玉質瓷球，高鋁剛玉瓷砂是 氧化鋁含量不低于90%的耐磨剛玉質瓷球。
5. 根據權利要求1所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，其特征是，步 驟(3)中所述調節一個研磨周期時間的方法是通過調節氣動隔膜泵的工作頻率來調節進 漿量和進漿壓力，從而控制漿料在砂磨機腔體內的停留時間。
6. 根據權利要求1所述用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，其特征是，步 驟(4)中所述用水力旋流分離器分離達到細度要求的顆粒，是指粒徑小于20ym的顆粒。
全文摘要
一種用攪拌式砂磨制備高強度瓷絕緣子坯料的方法，屬于連續式研磨工藝。它包括攪拌式砂磨進行高效快速研磨、水力旋流分離、粗顆粒返回再研磨；本發明根據原料硬度和細度要求，用攪拌式砂磨進行高效快速研磨，從而大幅度地提高研磨效率，縮短研磨時間，縮小粒徑分布范圍，降低研磨能耗；采用水力旋流分離技術，將達到細度要求的顆粒及時分離，而尚未達到細度要求的粗顆粒則返回繼續研磨，既避免了原料被研磨過細，又實現了對有害粗顆粒的剔除。本發明可適應單一原料和多種原料混合物的研磨，能有效降低高強度瓷絕緣子坯料的制備成本，提高瓷絕緣子產品的機械強度、電氣絕緣強度和在高壓電網中運行的可靠性。
文檔編號B02C17/16GK101780430SQ201010114689
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者周祥發, 王思惠, 肖漢寧 申請人:湖南大學