現(xiàn)代技+為公有機(jī)添加劑對氧化鋁造粒粉性能的影響孟德安簡本成段光福(中國鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院，鄭州450041)摘要: 討論了有機(jī)添加劑對氧化鋁造粒粉性能的影響，實驗結(jié)果表明:S分散劑對氧化鋁陶瓷料漿的穩(wěn)定分散作用最好,適宜的添加量為0.3% -0.5%; PVA添加量為1.2% -1.5%時,料漿的粘度適中,適合噴霧造粒;消泡劑BYK -603的適宜添加量為0.2% -0.4%。另外, PH值對料漿的穩(wěn)定性也起到非常重要的作用,料漿偏弱酸性時穩(wěn)定性較好。關(guān)鍵詞:氧化鋁;造粒粉;有機(jī)添加劑傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝如注漿、熱壓鑄等日益改進(jìn),對提升整個造粒粉行業(yè)的技術(shù)水平具有十暴露出工藝復(fù)雜,效率低,成本高,產(chǎn)品缺陷多等分重要的意義[2]。缺點。而千壓成型工藝具有效率高,成品率高，工序簡單,產(chǎn)品性能好,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)實驗等優(yōu)點。隨著機(jī)械裝備性能的提高及模具設(shè)計水平的進(jìn)步,許多陶瓷制品完全可以采用干壓工1.1實驗原料 .藝來生產(chǎn),但其前提是必須有優(yōu)良的干壓造粒粉主要原料有a - Al2O3微粉和燒結(jié)助劑,a-作支撐。"1Al203微粉主要來源于中國鋁業(yè)鄭州研究院。燒在千壓氧化鋁陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,造粒是結(jié)助劑均是外購工業(yè)純原料。有機(jī)添加劑也均最基礎(chǔ)也是最重要的環(huán)節(jié)之一。噴霧干燥制備是外購工業(yè)純原料。的粉料質(zhì)量直接影響著后續(xù)成型工序的壓制性1.2實驗設(shè)備能及生坯的強(qiáng)度,進(jìn)而對材料性能亦產(chǎn)生影響，實驗過程中使用的主要設(shè)備見表1。所以對噴霧造粒制備的粉料的性能進(jìn)行研究和表1實驗設(shè)備序號設(shè)備名稱型號廠家罐磨機(jī)QGM -8長沙無創(chuàng)化工工貿(mào)有限公司2粉體綜合性能測定儀 BT- 1000丹東市百特儀器有限公司紅外線水分測定計FD -610北京合信昌吉科技發(fā)展有限公司粘度計NDJ-1上海恒平科學(xué)儀器有限公司體視顯微鏡SE2200上海昊微光電科技有限公司激光粒度分析儀Helos - BF德國新帕泰克有限公司噴霧干燥試驗塔Y-6無錫陽光干燥設(shè)備廠1.3實驗過程泡劑和分散劑,再球磨2h,觀察料漿是否絮凝;得稱取一定量的a - Al2O,微粉和燒結(jié)助劑,適到的料漿進(jìn)行噴霧干燥造粒。量氧化鋁球,一定量的水和分散劑,在球磨罐中1.4性能檢測球磨22h;在料漿中添加-定量的PVA溶液、消用粘度計檢測料漿粘度,用激光粒度分析儀中國煤化工作者簡介:盂德安(1972-),男,本科,工程師.主要從事氧化鋁陶瓷及粉體的研究MHCNMH G13.到代技術(shù)和資檢測料漿細(xì)度。采用粉體綜合性能檢測儀、紅外原料粉碎是氧化鋁陶瓷制備過程中的-一個線水分測定計和體式顯微鏡分別檢測造粒粉的重要環(huán)節(jié),而濕法球磨又是行之有效的方法之各項性能。一。當(dāng)加入分散劑后,由于分散劑靜電穩(wěn)定及空間穩(wěn)定機(jī)制,能有效消除漿料中出現(xiàn)的“弱團(tuán)聚”2結(jié)果與討論現(xiàn)象,這樣就會獲得粒度更細(xì),甚至達(dá)到亞微米級的粉料,且粒度分布均勻,顆粒形狀接近于球2.1分散劑形,可以提高研磨效率、節(jié)約能耗。分散劑在陶瓷漿料制備過程中,發(fā)揮著助實驗過程中料漿固含為64. 5% ,分散劑添加磨減水、穩(wěn)定分散等作用3]。分散劑在原料加量為0.4% ,所有實驗原料采用同一批料。工、提高陶瓷制品性能方面起著至關(guān)重要的作為了更加便于分析比較,表2列出了實驗料用。漿的粒度分布。2.1.1助磨作用表2分散劑比較試驗粒度分布樣品名稱410d16d,dudg未磨樣0.430.631.743.985.5822.69未加分散劑磨6h0.43.0.701. 804.095.1716.09 .未加分散劑磨22h0.450.661.663.444.119.45加S分散劑磨6h0.500.731.814.035.4521.23加s分散劑磨22h0.41 .0.601.523.003.485.16.加AlS分散劑磨6h0.520.761.864.055.3314.57加A15分散劑磨22h0.480. 701.733.534.22從表2結(jié)果可以看出,球磨6h,所有試驗的重要的漿料參數(shù),為了減少水分蒸發(fā)所需的熱粉體粒度d16 dgo,da均有所增加，但是dgo,dgo在量、提高生坯的強(qiáng)度并增加效率，往往希望漿料減小,這是因為粗顆粒在開始磨細(xì)的比較快,導(dǎo)具有較高的固含量,這樣可以減少生坯帶中有機(jī)致dro.dso ,dg有所增加,但是球磨22h后,ds ,du，物的含量及水分并提高堆積密度。固含量的高.d2o ,doo均減小。相同球磨時間條件下,加s分散低還影響到噴霧造粒粉料的松裝密度,提高漿料劑相對于未加分散劑的試驗的粉體粒度較明顯的固體物含量有利于提高粉體的松裝密度。特的減小,而加A15分散劑不明顯，說明s分散劑種陶瓷漿料要求兼?zhèn)涓吖腆w含量(65%左右)和對a- Al2O3微粉的助磨效果要好于A15。良好的流動性,解決這一問題最佳途徑是向漿料2.1.2減水和穩(wěn)定 分散作用中添加一-定量的分散劑。在相同的原料和料漿噴霧造粒對漿料的性能要求很高,特別是漿固含條件下,表3列出了分散劑對料漿粘度的影料的固含量粘度、pH值等性能參數(shù)的要求。漿響。料中固體物含量是噴霧造粒過程中的一-個非常表3分散劑比較試驗粘度無分散劑A15分散劑S分散劑球磨6h1820 MPa.s1060 MPa.s220 MPa.s球磨22h1700 MPa. s1260 MPa. s1300 MPa. s從表3可以看出加分散劑后,料漿粘度明顯這主要是因為料漿磨細(xì)后,氧化鋁粉體總表面積降低,S分散劑對料漿的稀釋作用要好于Al5分增加,表面嘔中國煤化工就越多,同散劑。隨著球磨時間的延長,料漿粘度在增加，時在球磨過MYHCNMHG力作用下，14高分子鏈會發(fā)生降解,同時由于長時間研磨系統(tǒng)另外,球磨料漿在添加PVA后,料漿容易絮溫度上升,分散劑也會部分從固體顆粒表面脫凝,造成絮凝的原因是多方面的,例如:氧化鋁粉附,造成料漿的粘度增加,所以在球磨一定 的時料在煅燒過程中添加有硼酸,燒成后的粉料不可間后,需要再適量補(bǔ)充少量的分散劑以保證料漿避免的含有少量硼酸,硼酸與PVA形成不溶于水良好的分散性能。的絡(luò)合物容易引起絮凝;PVA添加量過多,大于2.2 粘合劑2% ;料漿的固含太大,大于62%。為了避免料漿2.2.1粘合劑的選擇絮凝,最好選用不含有硼酸的氧化鋁粉料以及降氧化鋁陶瓷造粒粉生產(chǎn)過程中所用的粘合低料漿的固含和PVA添加量。然而降低料漿的劑首先要有較好的粘合性,其次，要求該聚合物固含將會降低造粒粉的松裝密度和生產(chǎn)效率,增應(yīng)為易燃型,以便陶瓷生坯在燒結(jié)初期排膠過程加能耗;降低PVA的含量就會降低陶瓷坯體的強(qiáng)中,易于將生坯中的粘合劑燃燒分解。這些有機(jī)度。因此,要綜合考慮這些因素,確定最佳的固成分分解得越完全,瓷片中殘?zhí)己烤驮降?對含和PVA添加量。實驗結(jié)果表明:PVA的最合陶瓷性能影響也就越小。另外-方面,由于氧化適的添加量應(yīng)為1.2% -1.5%。鋁陶瓷造粒粉生產(chǎn)過程中使用漿料是水基型的,2.2.3 PVA 添加量對造粒料粉含水率和粒所以要選擇水基粘合劑。度分布的影響PVA(聚乙烯醇)除了具有很好的粘合性和實驗發(fā)現(xiàn),PVA含量越高，在同種噴霧條件高溫下燃燒完全外,它還具有很好的水溶性,故下(出口/進(jìn)口溫度),造粒粉的含水率也就相應(yīng)目前氧化鋁陶瓷造粒粉生產(chǎn)所用的粘合劑都是增加，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是PVA帶有大量的羥采用PVA。本實驗所用的粘合劑PVA型號為17基,與水發(fā)生相似相溶,這樣大量的水分子會吸- 88(聚合度約為1700,醇解度約為88% )。附在粘結(jié)劑PVA分子鏈上,當(dāng)料漿進(jìn)行噴霧造粒2.2.2 PVA 添加量對噴霧造粒料漿的影響時,這些吸附水難以在短時間內(nèi)蒸發(fā)出去而保留在本質(zhì)上,噴霧造粒所得氧化鋁陶瓷造粒粉在造粒粉內(nèi)。是通過PVA等有機(jī)添加劑把大量a - Al2O,微粉另外,隨著PVA添加量的增加，料漿的粘度和燒結(jié)助劑浸漬結(jié)合而成近似球狀的顆粒。圖1也在增加,料漿粘度增加后,噴霧造粒所得造粒是料漿的粘度和PVA添加量的關(guān)系。粉的粒度增加。10002.3消泡劑00 t由于氧化鋁陶瓷水基料漿中引入了有機(jī)高分子聚合物PVA,在球磨混料的過程中，料漿中一粘度MPa.s會出現(xiàn)較多的氣泡,并且在噴霧造粒過程中,氣.00 L泡可能包裹在霧化的料漿霧滴中或者氣泡爆破,1.00% 1.20%1.40% 1.60%1.80% 2.00% 2.20%形成中空結(jié)構(gòu)或者開口的造粒粉。粘結(jié)劑含量圖2是實驗的造粒粉,該粉的PVA含量達(dá).圍1 PVA添加北對料漿粘度影晌1.9% ,漿體有大量的氣泡。從圖1結(jié)果可以看出,隨著PVA的添加量的增加,料漿的粘度顯著增大。這是因為在料漿體系內(nèi),PVA分子之間相互橋聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),當(dāng)PVA含量越大,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越密集,空間阻力也就越大,料漿粘度增加。而且從試驗觀察結(jié)果可以中國煤化工知道，隨著PVA含量的增加,料漿氣泡含量也有圖2漿YHCNMHG得造粒粉所增加。15王寧技術(shù)自8從圖2可以看出,當(dāng)漿體中氣泡比較多時,擇BYK -603比較好,添加量為0.2% -0.3%。造粒粉存在大量開口的造粒粉。圖2是從外觀看比較圓整的造粒粉切開后的照片,很明顯這是3結(jié)論一些中空的造粒粉。(1)S分散劑對氧化鋁陶瓷料漿的穩(wěn)定分散作用最好,適宜的添加量為0.3% -0. 5% ,另外,PH值對料漿的穩(wěn)定性也起到非常重要的作用,料漿偏弱酸性時穩(wěn)定性較好。(2)粘合劑PVA添加量為1.2% - 1.5%時，圈3中空造粒粉切開后圈片料漿的粘度適中,適合噴霧造粒。如圖4所示,如果料漿中氣泡含量少,噴霧(3)氧化鋁陶瓷料漿中存在氣泡,在噴霧造造粒所得造粒粉形貌--般呈較規(guī)則的圓形或者粒過程中,氣泡可能包裹在霧化的料漿霧滴中或蘋果形,中心密實。者氣泡爆破,形成中空結(jié)構(gòu)或者開口的造粒粉,所以需要在料漿中需要加人消泡劑。消泡劑BYK - 603的消泡效果較好,適宜添加量為0. 2%~0.4%。參考文獻(xiàn)圈4密實造粒粉外觀和切開后圈片因此,在料漿制備過程中，需要添加少量的1鮑小谷,千壓成型工藝探討,江蘇陶瓷, 1998,31(2): 12-142李國棟,吳伯麟,張輝,粉體表面改性對a- Al20,陶瓷干壓消泡劑。在試驗過程中,我們添加了兩種消泡成型性能及制品強(qiáng)度的影響，硅酸鹽學(xué)報，2000, 28(6): 550劑,分別是BYK-603(有機(jī)硅乳液消泡劑)和磷-S54酸三丁酯。兩種消泡劑消泡效果都不錯,但是磷3焦芳,宋瑞萍,王文平,葛平安,高性能陶瓷用分散劑的研制及酸三丁酯由于揮發(fā)性大,有刺激性氣味,所以選影響分散效果因素的探討，電瓷避雷器, 199, 172(6):9-14Organic additives on the properties of alumina powder granulationMengMeng Dean Jian Bencheng Duan Guangfu(Research Institute of Chalco, Zhengzhou, Zhengzhou 450041)Abstract: This paper discusses the organic additives on the properties of alumina powder granulation, ex-perimental results show that: S dispersants on the stability of alumina slurry dispersion of the best, appropriateaddition level 0.3% -0.5%; PVA added 1.2% - 1. 5%，the amount of time, the viscosity of the slurymedium for spray granulation; Defoamer BYK -6038 0.2% -0. 4% suitable addition amount. In addition ,PH value on the stability of the slury also play a very important role in weak acidic slurry stability is good.Keywords: alumina; grain powder; organic additives中國煤化工MHCNMHG