[發明專利]550kN等級懸式瓷絕緣子坯料原材料選用和配比方法

無效

• 申請號: 201010184332.1
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101857424A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 龔國洪;伍正平;謝玉敏;尹中舉;金行;趙莽原;代振華;龔翼;尹祚瑩;王志宏;劉世榮;王子江
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所;貴州畢節高原電瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B33/13;C04B35/622
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技術領域

本發明涉及一種非晶質及硅鋁酸鹽材料，特別適用于550kN(千·牛頓)等級相配套的特高壓交流輸電線路用懸式瓷絕緣子坯料原材料選用和配比方法。

背景技術

隨著國家對特高壓技術發展及相配套設備國產化的高度重視，特高壓技術及與之相配套設備的國產化能力，長期以來一直是業界關注的中心。近年國家有關發展電力工業的一系列文件提出了“十一五”電力工業發展的重點目標是“西電東送、全國互聯、南北互供”。工程總體規劃是2010-2020年期間，計劃擬建800kV楚雄-曾城、向家壩-上海、1000kV晉東南-荊門、蘇北-安徽等特高壓輸變電線路。未來電網主要建設500、750、800和1000kV級等輸變電設備，也將全面帶動相關配套設備制造業的發展，全面提升國內輸變電設備水平，提高行業國際競爭力。可見未來我國對與之相配套的550kN等級懸式瓷絕緣子需求量也隨之增大。

瓷絕緣子的核心是絕緣和支持，它以其耐高壓、耐酸、抗腐蝕和強度高等被用于輸電線路，被稱之為輸電線路的“生命線”。無論是有機還是無機材料的絕緣子其任務均相同。絕緣任務基本上是與輸電線路周圍空氣共同完成。所以在國標及國際電工委對絕緣子型式檢驗時最關心的是某一個強度等級能在何等條件下起到絕緣作用，即絕緣破壞。瓷絕緣子在輸電線路運行過程中，電場強度升到某一個值時絕緣就會被破壞，稱之為絕緣被擊穿或者放電。在輸電線路中承受壓應力的強度是承受拉應力的數十倍，而且受力是多方面的，有輸電導線的重量、張力、復冰重量、風力、振動和電動力等。對瓷絕緣子而言，必須具備較高的強度如：抗彎強度、抗拉強度和機電破壞負荷等等，更多的強度是與機電性能同時作用，通常是用機電破壞試驗來考核瓷絕緣子的強度，絕緣子的瓷質性能取決于原材料種類的選擇和工藝。

現有的550kN等級瓷絕緣子不僅市售產品極少，而且國內外選用的原材料主要以工業氧化鋁為主，工業氧化鋁用量達30％左右，一是成本較高，二是瓷絕緣子坯體難以成型。基于這兩個問題，本發明專利立足天然的高嶺石型粘土和石英加高嶺石型粘土為主原材料，既降低了成本又有助于瓷絕緣子坯體的成型。同時對這兩種原料可異地尋求，只要主礦物高嶺石和石英加高嶺石型粘土的總含量達70～85％都可以用于550kN等級瓷絕緣子。高嶺石和石英的主成分SiO₂和Al₂O₃是生產電瓷絕緣子的主要成分，而工業氧化鋁是通過人工提煉的產物，是鋁工業的主體原料，行業人士深知，以工業氧化鋁作為550kN瓷絕緣子主原料既提高了原始成本又浪費了目前極為短缺的鋁資源材料。換言之年需求量在千萬噸的高等級瓷絕緣子都用工業氧化鋁，耗費的鋁資源是難以估量的。

因此，合理選用原料和異地解決550kN等級瓷絕緣子坯料原材料屬地化，已成為電瓷制造業的當務之急。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對550kN等級瓷絕緣子坯料原材料工業氧化鋁的緊缺，選用高嶺石型粘土(附圖1)、石英加高嶺石型粘土(附圖2)、長石、煅燒鋁礬土和少量的工業氧化鋁等原料。用這些粘土作為550kN等級瓷坯料原材料可滿足其瓷質的機電性能，燒結出合格的550kN等級懸式瓷絕緣子。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案來實現：

首先，選用主成分為SiO₂和Al₂O₃的高嶺石型粘土、石英加高嶺石型粘土、長石、煅燒鋁礬土和少量的工業氧化鋁等作為550kN等級懸式瓷絕緣子坯料原材料。以XRD檢測得知：高嶺石型粘土的物相組成：以高嶺石為主，高嶺石含量85～90％，石英含量5～10％，絹云母含量5～10％。少量礦物有蒙脫石、角閃石、銳鈦礦、長石、三水鋁石、方解石、鐵礦物和非晶質等；石英加高嶺石型粘土的物相組成：以石英、高嶺石為主，石英含量65～70％，高嶺石含量15～25％。少量礦物有蒙脫石、絹云母、銳鈦礦和非晶質等；長石的物相組成：以鉀長石為主，鉀長石含量65～80％，斜長石10～15％，少量礦物有蒙脫石、絹云母、石英和非晶質等；煅燒鋁礬土的物相組成：剛玉40～50％，莫來石5～10％，還有部分Al₂O₃的其它相和非晶質等，雜質成分有K、Na、Ca、Fe和Ti等；工業氧化鋁的物相組成：剛玉±95％，有少量的Al₂O₃其它相，主成分Al₂O₃＞99％。