Состав шихты для получения кордиеритовой керамики

 

Изобретение относится к технике получения термостойкой керамики, стойкой к тепловым ударам, и может найти применение как плотный и пористый огнеупорный материал. Шихта включает соединения магния, кремния и алюминия, дополнительно содержит добавку сверхтонкого порошка металлического алюминия, полученного методом электрического взрыва проводника, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 34,5 - 49,0, сырой тальк 32,5 - 35,0, гиббсит 11,0-32,5, СТП алюминий 0,5 - 5,0. Введение сверхтонкого порошка металлического алюминия позволяет повысить выход кордиерита при одновременном снижении температуры синтеза до 1150-1200^oС, кроме того, при этих температурах ускоряется процесс синтеза кордиерита. 2 табл.

Изобретение относится к технике получения термостойкой керамики, стойкой к тепловым ударам, и может найти применение как плотный и пористый огнеупорный материал.

Изобретение направлено на повышение выхода кордиерита при одновременном снижении температуры его синтеза.

Известен состав шихты [А.С. СССР 1474147, кл. С 04 В 35/18, 1989] для получения кордиерита, включающий следующие компоненты, мас.%: Перлит - 53,0 - 57,0 Гидроксид алюминия - 24,0 - 26,0 Гидрокарбонат магния - 19,0 - 21,0 Недостатком этого состава является его низкая реакционная способность и необходимость проведения процесса при высокой температуре до 1350^oС.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав шихты [Пат. РФ 2036883, кл. С 04 В 35/18, 1995] для получения кордиерита, включающий следующие компоненты, мас.%: Каолин - 29,8 -30,72 Тальк - 40,78 - 40,79 Глинозем - 19,91 - 20,27 Кварцевый песок - 8,60 - 8,8 Пегматит - 0 - 0,25
Недостатком этого состава также является недостаточная реакционноспособность шихты и необходимость проведения процесса синтеза при температуре 1700-1400^oС.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода кордиерита при одновременном снижении температуры синтеза.

Это достигается тем, что шихта, включающая соединения магния, кремния и алюминия, дополнительно содержит добавку сверхтонкого порошка металлического алюминия (СТП), полученного методом электрического взрыва проводника (ЭВП), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глина - 34,5 - 49,0
Сырой тальк - 32,5 - 35,0
Гидроксид алюминия - 11,0 - 32,5
СТП алюминия - 0,5 - 5,0
В табл.1 приведены составы шихт для получения кордиерита.

Содержание природных, оксидных и металлических компонентов рассчитано с учетом стехиометрического состава кордиерита.

Глина разнообразна по природе и содержит от 25 до 31% Al₂O₃, это и учитывается при составлении шихты. Тальк содержит около 32% MgO, это также обуславливает границы его содержания в шихте. Гидроксид алюминия применяется для подшихтовки смеси до стехиометрического содержания Al₂O₃.

Термообработку смеси проводят при температуре 1150-1250^oС. Выход кордиерита составляет 56-99,5%.

В заявленном изобретении увеличение реакционной способности шихты достигается введением тонкодисперсного металлического алюминия. Металлический алюминий при обжиге шихты образует высокоактивный оксид алюминия, который обеспечивает начало реакции образования кордиерита уже при температуре 1150^oС по реакции:
4(3MgO•4SiO₂) + 7(Al₂O₃•2SiO₂) + 5Al₂O₃ --> 6(2MgO•2Al₂O₃•5SiO₂)
Количественный выход до 98% кордиерита наблюдается при температуре 1200^oС (выдержка 6 часов) и 1250^oС (выдержка 4 часа).

При содержании СТП алюминия менее 0,5% выход кордиерита резко уменьшается; введение металлического алюминия более 5% нецелесообразно по экономическим соображениям (и при введении более 5% не наблюдается пропорционального роста выхода кордиеритовой фазы).

Пример 1. Шихту, включающую, мас.%: глину 34,5, тальк 32,5, гидроксид алюминия 32,5, подвергают гомогенизации в любом смесителе. Затем вводят 0,5 СТП алюминия. Затем материал брикетируют полусухим или пластичным формованием (Р_уд ≤ 40 МПа) и обжигают на воздухе до температуры 1200-1250^oС с выдержкой 6 часов при конечной температуре. Содержание кордиерита определяется рентгенографическим методом.

Пример 2. Шихту, включающую, мас.%: глину 41,4, тальк 33,7, гидроксид алюминия 22,3, подвергают гомогенизации в любом смесителе. Затем вводят 2,5 СТП алюминия. Затем материал брикетируют полусухим или пластичным формованием (Р_уд ≤ 40 МПа) и обжигают на воздухе до температуры 1200-1250^oС с выдержкой 6 часов при конечной температуре. Содержание кордиерита определяется рентгенографическим методом.

Пример 3. Шихту, включающую, мас.%: глину 49, тальк 35, гидроксид алюминия 11, подвергают гомогенизации в любом смесителе. Затем вводят 5 СТП алюминия. Затем материал брикетируют полусухим или пластичным формованием (Р_уд ≤ 40 МПа) и обжигают на воздухе до температуры 1200-1250^oС с выдержкой 6 часов при конечной температуре. Содержание кордиерита определяется рентгенографическим методом.

Формула изобретения

Состав шихты для получения кордиеритовой керамики, включающий глину, тальк и гидроксид алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит добавку сверхтонкого порошка металлического алюминия, полученного методом электрического взрыва проводника, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Глина - 34,5-49
Сырой тальк - 32,5-35
Гидроксид алюминия - 11-32,5
Сверхтонкий порошок алюминия - 0,5-5

РИСУНКИ

Рисунок 1