Смешанное керамическое вяжущее

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству безобжиговых кремнеземистых огнеупоров, изготавливаемых с применением керамических вяжущих. Смешанное керамическое вяжущее получают посредством раздельного получения высококонцентрированной суспензии кремнеземного компонента и глины с последующим их смешением в соотношениях (по сухому веществу): кремнеземная составляющая 80 - 98%; глиняная составляющая 2 - 20%. Суспензия кремнезема характеризуется содержанием в ней 10 - 25% частиц с диаметром менее 1 мкм, а глина 40 - 80% этих частиц, смешанное вяжущее с влажностью 13-20% используют в огнеупорных массах, формуемых одним из способов: статическое прессование, вибропрессование, вибролитье, набивка (вибротрамбование). Для вяжущего с добавкой 5% огнеупорной глины после термообработки при 1200^oС значение предела прочности при изгибе возросло с 22 до 35 МПа, а после термообработки при 1400^oС - с 38 до 60 МПа. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству безобжиговых кремнеземистых огнеупоров, изготавливаемых с применением различных типов жаростойких вяжущих. В качестве вяжущих применяют глины, фосфаты, жидкое стекло [1]. Для изготовления огнеупоров данного класса известно также [2, с. 249] применение высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий - (ВКВС) - керамические вяжущие на основе кварцевого песка, динаса, а также кварцешамотного состава.

Недостатком известных керамических суспензий является недостаточная их седиментационная устойчивость, неблагоприятные для процесса формования изделий на их основе реологические свойства (сильная дилатансия), пониженная механическая прочность огнеупора после термообработки.

В самое последнее время [3] показана принципиальная возможность получения жаростойких вяжущих смешанного типа на основе высококонцентрированных кремнеземистых вяжущих суспензий (ВКВС) кварцевого песка с добавкой огнеупорной глины.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известного керамического вяжущего. Поставленная цель достигается тем, что в ВКВС известного состава (кварцевый песок, кварцит, динас) вводится добавка высокодисперсной глины, характеризующейся содержанием 40 - 80 % частиц менее 1 мкм.

Предлагаемое смешанное керамическое вяжущее получают следующим образом.

Первоначально при оптимальных технологических и реологических параметрах получают индивидуальные суспензии на основе SiO₂ и глины с последующим смешением в требуемых соотношениях. Кремнеземную суспензию, например на основе кварцевого песка, получают методом мокрого измельчения в шаровой мельнице с постадийной загрузкой материала и последующей стабилизацией посредством гравитационного механического перемешивания [2]. Суспензию глины получают методом суспендирования в воде с отрегулированным значением pH и с постепенным насыщением твердой фазой при механическом перемешивании. При этом значении pH суспензии выдерживается в пределах 9,0 - 9,5, что для данных литейных систем соответствует максимальному их разжижению. Исходные суспензии SiO₂ и огнеупорной глины должны характеризоваться плотностью в пределах 2,10 - 2,20 и 1,40- 1,65 г/см³ и условной вязкостью - более 10^o E.

Содержание глины на сухое вещество варьируется в пределах 2-20% и за висит от ее дисперсности, дисперсности ВКВС, его реологических свойств и на значения смешанного вяжущего. Учитывая, что суспензии высокодисперсных глин характеризуются сильно выраженными тиксотропными свойствами, даже небольшие (2-5%) добавки изменяют характер течения дилатантных ВКВС кремнеземного состава на тиксотропно-дилатантный. Смешанные суспензии с тиксотропным характером течения в области низких значений напряжений сдвига характеризуются более высокой седиментационной устойчивостью, чем дилатантные [3].

Дополнительное улучшение реологических и технологических свойств смешанных вяжущих, а также материала на их основе может быть достигнуто введением добавки 5-15 % высокодисперсного кварцевого стекла с размером частиц менее 10 мкм.

Зависимость от характеристик исходных систем для смешанных вяжущих суспензий в области содержания 3-8% глины отмечается пониженное значение пористости вяжущего и повышенная его прочность. Выбор оптимального содержания добавки глины при прочих равных условиях определяется и методом формования огнеупорных материалов на основе смешанного вяжущего.

Например, в случае применения статического прессования кремнеземных керамобетонов оптимальные результаты отмечаются при применение вяжущего с добавками 5-8% огнеупорной глины. При этом эффект такой добавки столь значителен, что заданная пористость например (18-20%) для составов с оптимальной добавкой глины достигается при удельных давлениях, которые в 3-4 раза ниже, чем при прессовании составов без такой добавки.

В случае же огнеупорных масс с использованием набивки (пневмотрамбования) оптимальное содержание глины в смешанном керамическом вяжущем составляет 10-15%. В случае применения смешанного вяжущего для пластичных масс или огнеупорных растворов содержание добавки глины повышают до 15-20%.

Весьма существенный эффект добавки глины отмечается и при применении метода вибропрессования. При равном содержании вяжущего в формовочной смеси для составов на вяжущем с добавкой глины отмечается повышенная плотность отформованного материала. Прочностные свойства вяжущих с добавками глины после термообработки существенно превышают аналогичные данные для вяжущего без добавок. Так, для вяжущего на основе ВКВС кварцевого песка и его же с добавкой 5% огнеупорной (латненской) глины после термообработки при 1200^oC значения предела прочности при изгибе составили 22 и 35, а после 1400^oC - 38 и 60 МПа соответственно.

Источники информации 1. Великин Б.А., Карклит А.К., Кузнецов Ю.Д. и др. Футеровка сталеразливочных ковшей . - М.: Металлургия, 1990. - 246 с.

2. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. - М.: Металлургия, 1990. -272 с.

3. Пивинский Ю.Е., Череватова А.В. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Свойства смешанных суспензий в системе ВКВС кварцевого песка - огнеупорная глина // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. N 8.

Формула изобретения

1. Смешанное керамическое вяжущее на основе высококонцентрированной керамической суспензии, содержащее в расчете на сухое вещество 80 - 98 мас.% высококонцентрированной суспензии кремнеземного компонента с содержанием 10 - 25% частиц диаметром менее 1 мкм и 2 - 20 мас.% глины, отличающееся тем, что оно содержит глину с содержанием в ней 40 - 80% частиц диаметром менее 1 мкм при влажности смешанного вяжущего 13 - 20%.

2. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что содержит глину в виде предварительно подготовленной при оптимальных значениях pH концентрированной суспензии со значением условной вязкости более 10^oE.

3. Вяжущее по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит добавку высокодисперсного кремнезема с размером частиц менее 10 мкм в количестве 5 - 15%.