Шихта для изготовления формованных керамических изделий

 

Изобретение относится к технологии производства химически стойких керамических материалов и изделий для химической, нефтегазовой, целлюлозо-бумажной, металлургической и других отраслей промышленности, а именно для производства плиток, химической аппаратуры, труб и насадочных материалов, работающих в агрессивных средах. Сущность изобретения: шихта для изготовления формованных изделий методом самораспространяющего высокотемпературного синтеза содержит, мас.%: алюмминий 15 - 20; оксид металла 5 - 10; стеклообразующая добавка 10 - 20; жидкое стекло 7 - 10; кварцевый песок 40 - 55; оксид железа (III или IY) 8 - 12. В качестве оксида металла шихта содержит оксид из группы: оксид молибдена, оксид никеля, оксид марганца, оксид титана, оксид хрома (III), а в качестве стеклообразующей добавки - оксид кальция, доменный шлак или доломит. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к технологии производства химически стойких керамических материалов и изделий для химической, нефтегазовой, целлюлозно-бумажной, металлургической и других отраслей промышленности, а именно для производства плиток, химической аппаратуры, труб и насадочных материалов, работающих в агрессивных средах.

Целью изобретения является снижение водопоглощения и повышение плотности керамических изделий.

Сущность изобретения заключается в следующем. При нагревании керамического материала из металлического алюминия с оксидами ряда элементов по достижении определенных температур между ними развиваются окислительно-восстановительные реакции, начало которых определяется в данном случае минимальной энергией активации взаимодействия алюминия с оксидом железа (Fe2O3 или Fe3O4). Выделяемое тепло реакции обеспечивает вступление во взаимодействие алюминия с Cr2O3, MoO3, NiO, MnO, TiO2 и SiO2 согласно приводимой последовательности уравнений Fe2O3+ 2Al __ Al2O3+ 2Fe Cr2O3+ 2Al __ Al2O3+ 2Cr или MoO3+ 2Al __ Al2O3+ Mo или 3NiO + 2Al __ Al2O3+ 3Ni или 3MnO + 2Al __ Al2O3+ 3Mn или 3TiO2+ 4Al __ 2Al2O3+ 3Ti и 3SiO2+ 4Al __ 2Al2O3+ 3Si В ходе представленных процессов частички восстановленного железа растворяют в себе атомы восстановленного хрома (Mo, Ni, Mn, Ti), т.е. происходит процесс легирования, а на поверхности их образуются слои силицидов железа, что подтверждается результатами рентгенофазового, спектрального и петрографического анализов (см. табл. 1 и 2 и чертеж).

Насыщение (легирование) железа хромом (Mo, Ni, Mn, Ti) обеспечивает ему высокую химическую стойкость, что и лежит в основе легированных коррозионных сталей. В результате химическая стойкость материала, получаемого СВС-синтезом из предлагаемой шихты, не будет ухудшаться за счет металлической составляющей (Fe), распределенной по всему объему синтезируемого изделия. Дополнительным фактором, обуславливающим отсутствие активности восстановленного железа в агрессивных средах является образование на его поверхности силицидов железа, которые отличаются известной устойчивостью к воздействию кислот.

Температура разогрева материала в ходе синтеза в печи, предварительно нагретой не ниже 700оС, превышает 1500оС, следствием чего является частичное оплавление непрореагировавшего кварцита, который с образовавшимся в ходе синтеза Al2O3 и присутствующим в шихте СаО (в виде простого оксида либо в составе доломита и доменного шлака) образуют стекломассу. Стекла, получаемые на основе системы SiO2-Al2O3СаО, отличаются химической стойкостью и прочностью. Присутствие СаО обуславливает также широкий температурный интервал охлаждения материала в аморфном состоянии, который заполняет все пространство между кристаллическими образованиями SiO2, Al2O3 и др. В результате получается материал с низкими пористостью и водопоглощением, что способствует улучшению кислотостойкости.

Использование жидкого стекла в качестве связующего предлагаемого шихтового материала обеспечивает не только формование из него изделий, но и снижает возможность окисления алюминия кислородом воздуха при нагреве до начала синтеза, поскольку оно, растекаясь между твердыми частицами порошковой смеси, заполняет пустоты и способствует частичному спеканию, уплотняя материал заготовки. Кроме того, жидкое стекло, содержащее щелочные элементы, устойчиво снижает температуру начала синтеза до 700оС и участвует в образовании аморфной составляющей синтезируемого материала.

Соотношение компонентов в указанной шихте подобрано экспериментально и отклонение от них приводит к ухудшению качества керамических изделий.

П р и м е р 1. Кварцевый песок и доменный шлак предварительно перемалывают в мельницах (каждый в отдельности), отсеивают фракции дисперсностью 80 мкм и отвешивают в соотношении 40 и 13% соответственно в отношении к общему объему шихты. В смесь порошков вносят 15% алюминия дисперсностью 20-30 мкм, 10% Cr2O3 и 12% Fe2О3 со средним размером частиц не более 10 мкм. Порошки тщательно перемешивают и в полученную смесь добавляют жидкое стекло в количестве 10%. Смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы и засыпают в форму размером 54х54х4 мм. Под давлением 100 МПа получают плитку-сырец, которую высушивают при комнатной температуре в течение 15 ч, а затем помещают в печь, нагретую до 700-800оС.

В результате прогрева в течение 9-10 мин плитка воспламеняется и сгорает за 5-6 мин. Готовую плитку вынимают из печи и охлаждают на воздухе.

Полученная плитка обладает прочностью 30 МПа, кислотостойкостью 99,98%, плотностью 2,6 г/см3 и водопоглощением 2,1%.

П р и м е р ы 2-9 осуществляют аналогично примеру 1, но с другими соотношениями компонентов, приведенных в табл. 1. Характеристика готового керамического материала и результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таким образом, из табл. 2 видно, что предлагаемая шихта обладает рядом преимуществ, а именно высокая кислотостойкость - 98,5-99,98%, низкое водопоглощение 0,9-3,4%, достаточная прочность на изгиб - 23-30 МПа. Кроме того, получаемый материал обладает высокой кислотостойкостью не только к концентрированной кислоте, но и к разбавленной до 70 и 30%. При этом кислотостойкость остается не ниже 92%.

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, содержащая алюминий, оксид металла, жидкое стекло и оксид железа, отличающаяся тем, что она содержит в качестве оксида металла оксид из группы оксидад молибдена, никеля, марганца, титана, хрома (III) и дополнительно содержит кварцевый песок и стеклообразующую добавку из группы оксид кальция, доменный шлак или доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий - 15 - 20
Оксид из группы оксидад молибдена, никеля, марганца, титана, хрома (III) - 5 - 10
Жидкое стекло - 7 - 10
Оксид железа (III или II, III) - 8 - 12
Кварцевый песок - 40 - 55
Указанная стеклообразующая добавка - 10 - 20

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения новых композиционных материалов и может быть использовано для получения клапанных задвижек в жаропрочных устройствах, регулирующих поток расплавленного металла

Изобретение относится к новому классу самонесущих тел, а также к способу их изготовления, а именно к способу изготовления самонесущих тел путем реакционной инфильтрации расплавленного исходного металла в слой или в массу, содержащую бор, а также необязательно один или более инертных наполнителей, образуя соединение металла с бором и наполнитель, если он присутствует

Изобретение относится к способам изготовления самонесущих керамических композитных тел, имеющих выемки, повторяющие конфигурацию заготовки из металла

Изобретение относится к керамическим композитным телам, некоторая часть которых имеет воспроизведенную форму, и к способам изготовления таких тел, в частности к керамическим композитным телам, содержащим поликристаллическую матрицу, включенную в наполнитель, и имеющим негативную модель, отформованную обращенным воспроизведением позитивной модели исходного металлического предшественника, и к способам получения композитов путем пропитывания слоя наполнителя продуктом реакции окисления исходного металлического предшественника, позитивную модель которого обращенным образом воспроизводят, чтобы получить негативную модель керамического композита

Изобретение относится к способам получения самонесущих керамических тел, содержащих карбиды металла группы IV А

Изобретение относится к способу получения композиционного материала, содеркл кл Изобретение касается нового способа получения самоподдерживаемых масс и полумаемых из них материалов

Изобретение относится к производству огнеупорных хромсодержащих материалов и покрытий

Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к производству термостойких керамических материалов, и может быть использовано в качестве конструкционного в химической, приборостроительной и др

Изобретение относится к огнеупорным материалам и может быть использовано для изготовления крупногабаритных формованных огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов с температурой службы выше 1650°С

Изобретение относится к способам изготовления хромсодержащих огнеупоров , используемых для футеровки дуговых сталеплавильных печей

Изобретение относится к способу изготовления огнеупорных изделий из оксида хрома, применяемых в стекловаренных печах, например для футеровки бассейнов стекловаренных печей

Изобретение относится к технологии изготовления огнеупоров и может быть использовано для изготовления огнеупорных изделий

Изобретение относится к огнеупорной промыпшенности и может быть использовано для футеровки стекловаренньк печей хромокисными огнеупорами

Изобретение относится к металлургической промьппленности и может быть использовано при изготовлении и ремонте футеровок тепловых агрегатов цветной металлургии
Наверх