低品位铝矾土在高铝质电瓷配方中的运用

【摘要】为全面优化高铝质电瓷配方的质量，提出用低品位铝矾土将过往优质铝矾土取而代之的建议，并在冷等静压干法生产工艺设备设施的协助下，发现在配比及烧制工艺适宜时，利用低品位铝矾土制得的试验样品能迎合高铝质电瓷对绝缘性提出的要求。

【关键词】高铝质电瓷  铝矾土  冷等静压干法

高强度铝质电瓷材料有刚玉质瓷和莫来石质瓷之分，虽然前者具备较高的机械性能，但是因为密度相对较大，故而在烧制超高输电线路绝缘子中受限，外加氧化铝材料采购成本较高，故而烧制出的刚玉质瓷产品售价相应提升，影响工厂产量。为降低优质铝矾土在电瓷产品生产中的耗用量，本文提出将低品位铝矾土（Al2O3含量低于85.0%铝矾土，下文简称为“D”）应用于电瓷配方的设想，并展开了相应研究。

一、实验研究

选定配方主要材料及化学成分。遵照通用性与高温相符性原则選择材料，D铝矾土内Al2O3含量为82.33%，与实验研究的要求相符合。本次研究中选择的土质类型为泾阳土（将传统工艺的章村土取代），此外配方中还选用了高岭土、长石等原料。主要原料的化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO为主，例如，D铝矾土以上化学组分含量分别为10.88%、82.55%、1.11%、3.68%、0.48%、0.29%;长石分别为66.4%、17.36%、0.29%、0.12%、0.24%、0.22%。

在规划配方过程中，因为D铝矾土自体化学组分具有明显的特殊性，故而，试验研究过程分如下三个流程进行：①采用D铝矾土直接将铝矾土取而代之;②整体取代现有铝矾土的同时，将章村土用泾阳土取而代之;③用适量D铝矾土代替优质铝矾土，且泾阳土取代章村土。

二、试验结果

全部配方均依照规划的配制比精确称量，整体倒入星式快速球磨机内球磨处理，采用LS-POP（Ⅳ）型激光粒度仪测定浆料，针对符合烧制用浆的粒度需立刻放磨。同时，将放磨以后的料浆安置在托盘内，在100℃高温环境中干燥处理，通过造粒与过筛，把粉料整合至样品袋中陈放腐蚀以备用。

（一）比较白坯体密与强度

提取适量陈腐粉料，经冷等静压机干法压制成型，磨制成内径、长度分别是15mm、18mm的白坯试条五组，每组6根，将其整体放置在60～70℃烘箱中4h后取出。每组提取一根试条，并将其切割成体积为1cm3的试块5块，用于检测白坯体密。其余每组的5根试条均参与进行强度检测实验。结果表明，全部配方的白坯体密和强度均符合生产规范与要求。

（二）比较烧制收缩率与强度

依照2.1种的做法制得5组（1～5#）试条，各组均为8根，将其整体放置到型号为120m3的抽屉窑内，与电瓷材料产品共同烧制。结果发现，配方烧成收缩率的峰值在2#，解释原因，可能和2#内Al2O3含量偏低相关，其余四组的烧成收缩率经对比分析，皆无显著差异。

在烧制收缩试条检测工作结束后，依照有关规范流程检测抗折强度试验，数据依照“平均值*（1士1500）”测算的范畴，及时刨除与设计要求不相符的结果，对余下的数据计算平均值后，发现2#配方强度跌落幅度较为显著，原因依然可以解释为Al2O3含量偏低。而3#配方试条强度略高于2#试条强度高，且也迎合了关于普通产品釉试条强度>130MPa的标准。4#与5#配方中，当泾阳土将章村土替代后，也实施取代局部优质铝矾的方法，结果表明，当产品烧制温度达到1230℃时，4#配方的强度高于5#，这和我们最初的实验设计存在较大差异。

为检验4#与5#配方，研究人员二次制作试条并将其放置在烧制温度为1565℃环境中，结果发现，4#与5#配方均较有效的发挥了强度优势，且后者强度高于前者。这说明泾阳土应用与优质铝矾土数量适当增加后，适当提升电瓷产品的烧制问题，能促进Al2O3高含量优势的有效发挥进程。

（三）比较分析X射线衍射

为明确泾阳土在高铝质电瓷配方试条强度提升方面的原因，研究人员对泾阳土与章村土材料均进行了X射线衍射分析，X线分析结果表明，两种类型的土质衍射强度无显著差异，但前者晶相类型更多。且既往有很多研究人员针对以上现象曾作出较清晰陈述，站在电瓷生产工艺学的视域出发，粘土内高岭石的结晶程度是备受关注的内容，当高岭石结晶程度处于较高水平时，衍射峰数量提升，峰形尖锐且体现出对称性分布的特征。正因如此，我们可以认为，高铝质电瓷配方机械强度的提升与泾阳土内晶相类型增多密切相关。另外，还有研究发现，径阳土内有铝高硅低、钾高钠低的化学成分分布特征，也是配方强度提升的内在原因之一。故而，C铝矾土应用于高铝质电瓷产品生产过程中，融入适量泾阳土，对增强电瓷产品机械强度、提升产品整体性能有很大助益。

三、结论

（1）本次实验研究与检验结果表明，径阳土内有铝高硅低、钾高钠低的化学成分分布特征，且其内晶相类型繁多，能为试条强度提升创造良好条件。

（2）D铝矾土整体或局部将优质铝矾土取而代之，对白坯成型性能不会形成明显影响。

（3）利用适量泾阳土、铝矾土将优质铝矾土取代后，发现烧制体制是影响试条机械性能的主要因素之一。在烧制温度适宜的条件下，通常能提升高铝质电瓷配方的机械强度，体现出良好的性能。

参考文献：

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[2]丁彦霞，宫云霞，杨海，等.低品位铝矾土在高铝质电瓷配方中的应用研究[J].现代技术陶瓷，2014.

[3]郭艳芹，王永伟.河南某低品位铝土矿制备β-SiAlON[J].硅酸盐通报，2013.

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