Способ приготовления керамического шликера
Владельцы патента RU 2392248:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) (RU)
Способ приготовления керамического шликера относится к технологии тонкой керамики и может быть использован при производстве фарфоро-фаянсовых изделий различного назначения. Приготовление керамического шликера осуществляется путем постадийного мокрого помола массы, включающей глинистую составляющую, отощающие и плавни, при влажности 16-20%. Смесь исходных компонентов предварительно подвергают термоактивации обжигом при температуре 900-1200°С с последующим охлаждением при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистая составляющая - 25-65; отощающие - 15-50; плавни - 0-40. Дополнительно может осуществляться введение стабилизированного шамотного наполнителя в количестве до 50% от массы всей дисперсной фазы. Технический результат - понижение влажности литьевого шликера, увеличение плотности отливок, снижение усадочных явлений. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к технологии тонкой керамики и может быть использовано при производстве фарфоро-фаянсовых изделий различного назначения.
Известен способ приготовления фарфоро-фаянсового шликера, включающий размалывание в шаровой мельнице каменистых материалов, воды и электролитов с последующим добавлением глинистых материалов. Помол ведется до остатка на сите №006 не более 2%. Влажность шликера составляет 29-36%, плотность 1760 кг/м3, коэффициент загустеваемости 1,6-2,5. Далее после созревания шликер подают на формование литьем, а полученные отливки после сушки подвергают обжигу при температуре 1180-1280°С [Мороз И.И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий. /И.И.Мороз. - М.: Стройиздат, 1984. - 334 с.].
Недостатками указанного способа являются высокая влажность, нестабильность литьевых характеристик шликеров, высокая усадка при сушке, что приводит к снижению качества и браку изделий.
Известен также способ приготовления керамического шликера по следующей технологии. Помол ведут с постадийной дозагрузкой компонентов. Плавень, отощитель и 5-10% всей массы глинистых компонентов, воду и кальцинированную соду загружают в шаровую мельницу и осуществляют помол до остатка на сите №0063 4-5%. После этого в мельницу загружают остальную часть глинистых компонентов и смесь жидкого стекла и гуминовой кислоты и помол ведут до остатка на сите №0063 1,5-2%. Шликер имеет следующие технологические параметры: влажность 34-35%, текучесть через 30 с 5,1-6,1 с, коэффициент загустеваемости 1,15-1,29. Керамический шликер имеет следующий состав, мас.%: глина - 61, каолин - 7, нефелиновый концентрат - 30 и плиточный бой - 2 [А.с. СССР 1240750, МКИ3 С04В 33/18. Способ приготовления керамического шликера / Л.С.Опалейчук, Р.С.Кривошеева, И.В.Озерова, O.K.Ангелопуло, В.Э.Аваков (СССР). - №3758410/29-33; заявл. 04.07.84; опубл. 30.06.86. Бюл. №24. - 2 с.].
Недостатком указанного способа являются высокая влажность, низкая плотность отливок и, как следствие, высокая усадка при сушке, снижение качества изделий.
Изобретение направлено на повышение плотности шликера и отливок на его основе, снижение усадочных явлений.
Технический результат по изобретению достигается тем, что глинистые компоненты, плавни и отощитель предварительно смешивают, гранулируют и подвергают термоактивации обжигом при температуре 900-1200°С с последующим охлаждением, а затем подвергают постадийному помолу в шаровой мельнице при влажности 16-20%. Сырьевая масса имеет следующий состав, мас.%: глинистая составляющая - 25-65; отощающие - 15-50; плавни - 0-40.
Пример. Каолин просяновский - 65 мас.%, кварцевый песок зиборовский -15 мас.% и полевой шпат вишневогорский - 20 мас.% (состав №2, табл.1) смешивают, гранулируют при влажности 18-20% и после сушки подвергают термоактивации обжигом при температуре 900°С с последующим охлаждением. Полученная термоактивированная масса подвергается мокрому помолу при влажности 20% до остатка на сите №0063 менее 2%. На первой стадии вводится до 70% массы и все необходимое количество воды, а затем - оставшееся количество термоактивированного материала. Изделия формуют литьем полученной суспензии в гипсовые формы, сушат и обжигают при температуре 1180°С.Физико-механические характеристики готовых изделий представлены в табл.2.
Аналогичным образом обрабатывались составы, представленные в табл.1, при температурах активации 800-1300°С (табл.2). Примеры №2, 7 табл.2 являются отрицательными.
| Таблица 1 Примеры составов сырьевых масс |
|||
| № состава | Содержание компонентов, мас.% | ||
| Глинистые | Отощающие | Плавни | |
| 1 | 65 | 15 | 20 |
| 2 | 50 | 25 | 25 |
| 3 | 50 | 50 | 0 |
| 4 | 25 | 35 | 40 |
Предварительная термообработка сырьевой массы при температурах от 900 до 1200°С способствует активации материала за счет процессов дегидратации глинистых минералов, а также полиморфных превращений кварца. Высокая плотность получаемой суспензии при удовлетворительных литьевых характеристиках способствует формированию наиболее плотной структуры отливки, что приводит к снижению усадочных явлений при сушке и обжиге и достижению показателей водопоглощения, характерных для фарфора (<1%).
Термообработка сырьевой массы при температурах ниже 900°С приводит к получению более высокоактивного материала за счет формирования промежуточной дегидратированной фазы, которая затрудняет процесс помола из-за интенсивного тиксотропного взаимодействия. При этом имеет место существенное снижение плотности отливки, рост усадочных явлений и снижение физико-механических характеристик готовых изделий.
При более высоких температурах предварительной обработки сырьевой массы (до 1300°С) происходит интенсивное формирование стеклофазы, деактивация формирующихся кристаллических фаз, что резко увеличивает время помола. При этом увеличивается влажность получаемого шликера, снижается плотность отливок.
Для еще большего снижения усадочных явлений и повышения плотности отливок предлагается введение в полученные литьевые системы стабилизированного дисперсного шамотного наполнителя.
Использование стабилизированного при повышенных температурах обжига дисперсного шамота, который вводится непосредственно в литьевую суспензию, позволяет еще более снизить усадочные явления (табл.3). Стабилизированный шамотный наполнитель имеет средний размер гранул около 50 мкм с водопоглощением 1-3%. Температура стабилизации гранул шамота должна быть на 20-100°С выше температуры обжига фарфоро-фаянсовых изделий.
| Таблица 3 Физико-механические характеристики полученных изделий |
|||||
| Содержание стабилизированного шамотного наполнителя | Влажность шликера, % | Плотность сухой отливки, кг/м3 | После обжига при Т=1180°С | ||
| Линейная усадка, % | Водопоглощение, % | ||||
| Предлагаемая разработка | 0 | 16 | 1950 | 5,0 | 0,3 |
| 20 | 14.5 | 2000 | 4,0 | 0,5 | |
| 40 | 12,8 | 2100 | 1,0 | 0,8 | |
| 50 | 13,5 | 1950 | 2,0 | 0,9 | |
| 60 | 16,5 | 1900 | 2,0 | 2,5 |
При увеличении содержания шамотного наполнителя до 40% происходит уменьшение влажности шликера, это способствует повышению плотности сухой отливки, снижению усадки при сушке и обжиге, а водопоглощение готовых изделий при этом не превышает 1%, что характерно для фарфоровых изделий. Введение 50% наполнителя является избыточным, так как ухудшает физико-механические показатели, но водопоглощение готовых изделий остается менее 1%. Введение 60% наполнителя из-за недостатка керамического связующего не позволяет получить изделия с водопоглощением, характерным для фарфора. Поэтому по п.2 устанавливается предельное количество вводимого стабилизированного шамотного наполнителя до 50%.
Предлагаемый способ позволяет сократить номенклатуру используемых сырьевых компонентов, стабилизировать технологический цикл, направленно формировать необходимый комплекс свойств литьевых шликеров и получать фарфоро-фаянсовые изделия с высокими физико-механическими характеристиками.
1. Способ приготовления шликера для фарфоро-фаянсовых изделий, включающий постадийный мокрый помол массы, отличающийся тем, что сырьевые компоненты предварительно смешивают, гранулируют и подвергают термоактивации обжигом при температуре 900-1200°С с последующим охлаждением, помол ведут при влажности 16-20% при следующем составе сырьевой массы, мас.%: глинистая составляющая 25-65; отощающие 15-50; плавни 0-40.
2. Способ приготовления шликера для фарфоро-фаянсовых изделий по п.1, отличающийся тем, что в шликер дополнительно вводится стабилизированный дисперсный шамотный наполнитель в количестве до 50% от массы всей дисперсной фазы.
