Способ получения композиционного порошкового материала из цирконийсодержащего минерального сырья

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических материалов на основе стабилизированного диоксида циркония. Задачей изобретения является создание способа, который позволяет снизить затраты на процесс, в том числе за счет расширения сырьевой базы при получении высокопрочного керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошкового композиционного материала из цирконийсодержащего минерального сырья используют бадделеитовый концентрат, а в качестве стабилизирующей добавки используют брусит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %: бадделеитовый концентрат 50-95, брусит 5-50. Преимущество предлагаемого технического решения заключается в использовании в качестве исходных соединений минерального сырья: бадделеитового концентрата и брусита, основным компонентом которого является гидрооксид магния, что значительно снижает затраты на процесс. Присутствие оксида кальция в брусите и бадделеитовом концентрате в незначительных количествах исключает образование промежуточной фазы CaZrO3, которая разрыхляет материал, тем самым снижая прочностные характеристики керамического материала. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических материалов на основе стабилизированного оксида циркония.

Известны способы получения порошковых материалов на основе оксида циркония (см. з. Японии N 59-107968, С 04 В 35/48, з. Японии N 62-51227). Эти способы предусматривают использование в качестве исходных компонентов предварительно полученных оксидных соединений, что соответственно увеличит затраты на процесс.

Известен способ получения огнеупорного материала из бадделеитового концентрата с магнийсодержащей стабилизирующей добавкой. Способ включает перемешивание исходных компонентов, последующую термообработку и дальнейшее измельчение (см. з. ЕР 0104025 А2, опубл. 28.03.1984 г., С 04 В 35/484).

Основным недостатком известного технического решения является усложненность технологического процесса, связанная с предварительным получением исходного магнийсодержащего компонента, очищенного от примесей.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволил бы снизить затраты на процесс за счет расширения сырьевой базы при получении высокопрочного керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошкового композиционного материала из цирконийсодержащего минерального сырья - бадделеитового концентрата, включающем смешивание бадделеитового концентрата с магнийсодержащей стабилизирующей добавкой с последующей термической обработкой и измельчением, согласно изобретению в качестве магнийсодержащей стабилизирующей добавки используют брусит, поддерживая при этом следующее соотношение компонентов в смеси, мас. %: Бадделеитовый концентрат - 50-95 Брусит - 5-50 Бадделеитовый концентрат используют с содержанием основных компонентов, мас. %: оксид циркония (в том числе оксид гафния) 98-98,5, оксид кремния 0,45-0,5, оксид магния 0,3-0,5, оксид титана 0,2-0,3, оксид кальция 0,2-0,25, а брусит - с содержанием основных компонентов, мас.%: оксид магния 55-67, оксид кальция 0,2-13, оксид кремния 0,2-21, оксид железа 0,01-1.

Преимущества предлагаемого технического решения заключаются в следующем: - использование в качестве исходного соединения брусита, основным компонентом которого является оксид магния, значительно снижает затраты на процесс. Присутствие оксида кальция в брусите и в бадделеите в незначительных количествах исключает образование промежуточной фазы CaZrO3, которая разрыхляет материал, тем самым снижая прочностные характеристики керамического материала.

Уменьшение содержания брусита в смеси менее 5 мас.% не обеспечивает полной стабилизации кубической формы диоксида циркония, а увеличение содержания более 50 мас. % в смеси приводит к снижению таких характеристик материала, как трещиностойкость, твердость, жаростойкость за счет повышения степени влияния примесей.

ПРИМЕР: порошки с размером частиц менее 50 микрон бадделеитового концентрата и брусита смешивали в центробежной планетарной мельнице в течение 4 - 6 часов. При этом соотношение бадделеитового концентрата и брусита в шихте поддерживали в пределах 70:30. Затем полученную смесь подвергали термической обработке в печи СШВЭ при температуре 1650oC в течение часа в вакууме. Полученный порошок подвергали размолу в дезинтеграторе "ДЕЗИ 11М1Ф", в результате которого размер частиц составил 1-5 микрон. Композиционный порошок имел состав, мас. %: оксид циркония 68,8; оксид магния 20,1; остальное оксиды кремния, титана, кальция и железа. Из полученного порошкового материала готовили шликер, который заливали в форму и подвергали сушке на воздухе при комнатной температуре в течение 24 часов. Подсушенную заготовку спекали в вакууме при температуре 1650oC в течение 1 часа. Полученный керамический материал имел пористость 3%, размер пор составил 1-3 микрона, размер зерна диоксида циркония кубической модификации 1-5 микрон, микротвердость 15,6 ГПа, критический коэффициент интенсивности напряжений 5,5 МПам0,5, предел прочности при изгибе 550 МПа.

В таблице представлены данные, полученные в результате дополнительных исследований.

Способ получения порошкового композиционного материала из цирконийсодержащего минерального сырья, включающий смешивание бадделеитового концентрата с магнийсодержащей стабилизирующей добавкой с последующей термической обработкой и измельчением, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащей стабилизирующей добавки используют брусит, поддерживая при этом следующее соотношение компонентов в смеси, мас.%: Бадделеитовый концентрат - 50-95 Брусит - 5-50

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к области производства углеродсодержащих огнеупоров для футеровки различных металлургических агрегатов, например конвертеров, электросталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей

Изобретение относится к материалам для производства огнеупорных металлопроводов, либо их частей для разливки стали
Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для изготовления изделий, контактирующих с расплавом алюминия и сплавов на его основе

Изобретение относится к огнеупорной промьшшенности и может быть использовано для изготовления огнеупорного материала, применяемого для футеровки стекловаренных печей

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорных изделий и набивных футеровок

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления бакоровых огнеупоров

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромалюмоциркониевых огнеупоров, применяемых для футеровки стекловаренных печей

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности, к изготовлению огнеупоров для футеровки высокотемпературных агрегатов, таких как плавильные печи, ковши и тигли для выплавки, обработки и транспортировки различных металлов

Изобретение относится к области керамической технологии получения высокоогнеупорного термостойкого материала из диоксида циркония, который может быть использован для изготовления футеровки ловушек ядерных реакторов, высокотемпературных печей, тиглей для плавки металлов и выращивания монокристаллов, огнеприпаса для обжига высокоогнеупорных изделий, специальных изделий для систем высокого давления, элементов футеровки систем, работающих при температурах до 2500°С

Изобретение относится к огнеупорным формованным изделиям, используемым в виде кирпичей или изделий нестандартных размеров для оснащения металлургических плавильных сосудов

Изобретение относится к спеченным изделиям, изготовленным из циркона и диоксида циркония, для использования в стекловаренной печи, в частности в изделиях, применяемых в качестве опорных блоков для электродов, или в электролизере в контакте с расплавом криолита

Изобретение относится к огнеупорному керамическому материалу и может быть использовано в качестве футеровки индукционной печи для исследования поведения расплава ядерного топлива
Изобретение относится к способу получения огнеупорного керамического материала на основе оксида гафния и может быть использовано в контакте с расплавленным материалом активной зоны ядерного реактора

Изобретение относится к производству огнеупорной смеси частиц на основе диоксида циркония, предназначенной для производства спеченных продуктов, используемых в установках металлургической промышленности, стекловаренных печах, нефтехимических реакторах и цементных печах. Смесь частиц, состоящая из более 92 мас.% частиц диоксида циркония, включает (по массе): (а1) более 60% частиц диоксида циркония, размер которых превышает 50 мкм, где по меньшей пере 90 мас.% указанных агрегированных частиц диоксида циркония содержат менее 50 мас.% диоксида циркония в моноклинной фазе; (а2) более 15% частиц диоксида циркония, имеющих размер менее 50 мкм, (б) 1-2% частиц диоксида кремния, имеющих размер менее 50 мкм; (в) 0,3-5% частиц, включающих один, два или три оксида, выбранных из группы: CaO, MgO, и Y2O3, где по меньшей мере 55 мас.% указанных частиц дополнительных оксидов обладают размером менее 50 мкм; (г) менее 1% частиц состоящих из «иных оксидов». В указанной смеси частиц содержится более 5% агрегированных частиц диоксида циркония, размером более 1 мм, и от 8 до 20% частиц матрицы из диоксида циркония размером менее 15 мкм включают более 95 мас.% диоксида циркония в моноклинной фазе. Технический результат изобретения - высокая механическая прочность продуктов из заявленной смеси частиц при высоких температурах и циклических температурных нагрузках. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 пр., 2 табл., 1 ил.

 

Наверх