Шихта для получения кордиеритовой керамики


 


Владельцы патента RU 2458886:

Учреждение Российской академии наук Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики. Техническим результатом изобретения является снижение линейной усадки изделий. Шихта для получения кордиеритовой керамики включает серпентинит, кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа, при следующем соотношении компонентов, мас.%: серпентинит - 28-31; кианитовый концентрат - 43-46; кварц-полевошпатовый концентрат - 3-16; легкоплавкая глина гидрослюдистого типа - 7-26. 2 табл.

 

Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики.

Известна сырьевая смесь для получения кордиеритовой керамики из природных материалов, содержащих соединения магния, кремния и алюминия, включающая серпентинитовую породу, в качестве которой используют отходы обогащения асбестовых руд и каолин в соотношении (1:1,5)-(1:5), а также дополнительно содержащая кордиерит при массовой доле до 50%, предварительно синтезированный из смеси серпентинитовой породы и каолина, взятых в соотношении 1:1. Обжиг изделий проводят при температуре 1250-1400°С (Патент РФ №2016878, С04В 35/18, 1994 г.).

Недостатком известного состава является высокая температура синтеза керамики, а также введение в шихту предварительно синтезированного кордиерита, что приводит к усложнению технологии и увеличению энергозатрат на производство керамики.

За прототип принят состав шихты для получения кордиеритовой керамики из природного сырья, включающий в качестве магнийсодержащего компонента тальк, а в качестве алюминий - и кремнийсодержащего компонентов - тугоплавкую глину кварц-каолинит-гидрослюдистого состава и гидроксид алюминия, а также дополнительно содержащий тонкомолотый, предварительно синтезированный кордиерит в количестве 10-15 мас.%. Помол сырьевой смеси проводят в виброцентробежной мельнице, в процессе чего осуществляется механохимическая активация шихты с получением высокоактивного порошка со средним размером частиц 10 мкм. Из полученного порошка формуют изделия способом полусухого прессования, а обжиг изделий проводят при 1200-1260°С. Известный состав и способ подготовки шихты позволяет снизить температуру обжига изделий (Хабас Т.А., Верещагин В.И., Вакалова Т.В., Кирчанов А.А., Куликовская И.А., Кожевникова И.Г. Низкотемпературный синтез кордиеритовой фазы в керамических массах из природного сырья. / Огнеупоры и техническая керамика. 2002. №10. С.42-46).

Недостатком является то, что полученная кордиеритовая керамика имеет высокое значение линейной усадки. Линейная усадка кордиеритовой керамики, полученной при 1200°С из шихт без добавки молотого кордиерита, составляет 17%, а с добавкой - 9%, что затрудняет производство керамических изделий сложной геометрической формы. Необходимость механоактивации шихты перед формованием, требующей специального оборудования, и введение в шихту предварительно синтезированного томкомолочного кордиерита для снижения линейной усадки делает технологический процесс трудоемким и энергозатратным.

В основу предлагаемого изобретения положена задача разработки состава шихты для получения кордиеритовой керамики без введения добавок предварительно синтезированного тонкомолотого кордиерита по упрощенной, энергосберегающей технологии с использованием природного сырья, позволяющего расширить сырьевую базу для ее получения.

Техническим результатом изобретения является снижение линейной усадки керамики.

Это достигается тем, что шихта для получения кордиеритовой керамики на основе природных сырьевых компонентов, включающих соединения магния, кремния, алюминия, согласно изобретению в качестве магнийсодержащего компонента содержит серпентинит, в качестве алюминий- и кремнийсодержащих компонентов содержит кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа при следующих соотношениях компонентов (мас.%): серпентинит - 28-31; кианитовый концентрат 43-46, кварц-полевошпатовый концентрат - 3-16, легкоплавкая глина гидрослюдистого типа 7-26.

Серпентинит является вмещающей породой Аганозерского хромитового месторождения и состоит из серпентина, с примесью (хлорита, карбонатов магния, талька, магнетиат.). Кианитовый концентрат является продуктом обогащения кианитовых руд месторождения Хизоваара (Карелия). Кварц-полевошпатовый концентрат является продуктом обогащения кварц-полевошпатовых гнейсов Чупинской свиты (Карелия) и состоит из кварца и полевого шпата. Легкоплавкая глина состоит из гидрослюд, кварца, полевых шпатов, оксидов и гидроксидов железа.

Химический состав указанных сырьевых компонентов шихты приведен в таблице 1. Используемые в заявляемой шихте природные компоненты указанного химического состава в предлагаемых количественных пределах позволяют при температуре обжига 1200-1250°С получить керамику с содержанием кордиерита 50-60%, синтез которого начинает осуществляться при 1150°С без введения в состав шихты предварительно синтезированного кордиерита и обеспечить, по сравнению с прототипом, снижение линейной усадки керамики при температуре обжига 1200-1250°С в 2,6-8 раз.

Использование заявляемой шихты позволяет расширить сырьевую базу для получения кордиеритовой керамики и повысить технологичность процесса за счет его упрощения и удешевления.

Изобретение реализуют следующим образом. Отдельные компоненты шихты измельчают и подвергают гомогенизации в любом смесителе в соотношениях, приведенных в таблице 2. Керамические изделия получают методом полусухого прессования, обжигают в воздушной среде при температуре 1200-1250°С в течение двух часов и охлаждают. Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) определяли на дилатометре ДКВ-5АМ-01.

Содержание кордиерита в керамике определяли методом рентгеновского фазового анализа. Линейную усадку определяли по общепринятой методике путем измерения диаметра образцов до и после термообработки. Термостойкость, плотность и открытую пористость определяли по ГОСТ 24409-80 «Материалы керамические электротехнические. Методы испытаний».

В таблице 2 представлены составы предлагаемой шихты и свойства полученных керамических изделий (составы 1-3).

В таблице 2 приведены составы 4 и 5 с запредельными значениями компонентов шихты для доказательства того, что предлагаемый состав шихты является наилучшим для достижения заявляемого технического результата. Составы 4 и 5 показывают нецелесообразность выхода за пределы заявляемого соотношения природных компонентов шихты, так как это приводит к оплавлению керамической массы при 1200°С или к повышению температуры обжига.

Рентгенографическим методом определено, что полученная из заявленной шихты керамика содержит 50-60% кордиерита.

Из таблицы 2 следует, что заявленная шихта позволяет снизить линейную усадку кордиеритовой керамики, полученной при температуре обжига 1200-1250°С в 2,6-8 раз по сравнению с прототипом, в котором линейная усадка составляет 9% при условии введения в шихту добавки предварительно синтезированного кордиерита.

Снижение линейной усадки позволяет получать кордиеритовые керамические изделия сложной геометрической формы, что способствует расширению области их практического использования. Технологичность и экономическая эффективность заявляемой шихты обусловлены снижением энергозатрат и упрощением технологического процесса за счет исключения механоактивации исходного сырья и предварительного синтеза кордиеритовой добавки. Кроме того, практическое использование заявляемой шихты позволит расширить сырьевую базу для получения кордиеритовой керамики.

Таблица 1
Химический состав природных материалов
Вид сырья Серпентинит Кианитовый концентрат Кварц-полевошпатовый концентрат Глина гидрослюдистого типа
SiO2 32,44 38,64 76,02 62,9
ТiO2 0,05 0,42 0,26 0,81
Аl2O3 1,28 60,02 14,81 17,18
Fe2O3 4,88 0,07 0,07 3,63
FeO 1,72 - 0,86 1,18
МnО 0,03 0,004 0,01 0,08
MgO 37,49 0,20 0,36 2,09
СаО <0,01 0,20 3,05 1,60
Na2O 0,12 0,03 4,08 2,0
К2О 0,1 0,02 0,19 2,63
Р2O5 0,05 0,30 0,16 0,23
ппп 18,02 0,19 0,08 5,40
Таблица 2
Состав Содержание компонентов, мас.% Свойства кордиеритовой керамики
Серпентинит Кианитовый концентрат Кварц-полевошпатовый концентрат Легкоплавкая глина Линейная усадка, % Термостойкость при 1000°С, теплосмены Плотность, г/см3 Пористость открытая, % ТКЛР, 10-61/°С (20-800°C)
№ п/п 1200°С 1250°С
1 28 43 3 26 1,1 1,2 >5 2,17 8,8 2,44
2 29,5 44,5 9 17 2 2,4 >5 2,24 5,1 2,46
3 31 46 16 7 2,2 3,5 >5 2,26 11,2 2,59
4 26 41 2 31 Оплавляется при 1200°С - - - -
5 32 47 18 3 Температура синтеза 1300-1400°С - - - -

Шихта для получения кордиеритовой керамики на основе природных сырьевых компонентов, включающих соединения магния, алюминия, кремния, отличающаяся тем, что она в качестве магнийсодержащего компонента содержит серпентинит, а в качестве алюминий- и кремнийсодержащих компонентов содержит кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

серпентинит 28-31
кианитовый концентрат 43-46
кварц-полевошпатовый концентрат 3-16
легкоплавкая глина гидрослюдистого типа 7-26


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к жаростойким волокнам, полученным золь-гельным методом, которые могут быть использованы в качестве термоизолирующих материалов, например, в опорных конструкциях тел катализаторов для борьбы с загрязнением окружающей среды в автомобильной системе каталитического дожигания выхлопных газов и фильтров для твердых частиц в отработанных газах двигателя.
Изобретение относится к производству огнеупоров и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии. .

Изобретение относится к области технологий неорганических веществ и касается процессов получения кордиеритовых огнеупоров из смеси глины, периклаза и оксида алюминия.

Изобретение относится к керамическим массам для изготовления кордиеритовых изделий, применяемых в качестве каталитических носителей. .

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в технологии изготовления огнеупорных керамических материалов, в частности плит для вагонов бескапсельного обжига фаянсовых и майоликовых изделий.

Изобретение относится к огнеупорным конструкционным материалам и способам его получения. .

Изобретение относится к производству специальной технической керамики и огнеупоров и может быть использовано для изготовления термостойких и химически стойких электроизоляционных материалов, используемых в машиностроении, химической, электротехнической и огнеупорной промышленностях.

Изобретение относится к фильтрующим пористым керамическим материалам, предназначенным для фильтрации расплавов цветных металлов. .

Изобретение относится к керамическим материалам, используемым в химической , нефтехимической, электротехнической отраслях промьшшенности, работающих в условиях высокоактивных кислотных и щелочных сред.
Изобретение относится к огнеупорным конструкционным материалам для изготовления термостойких керамических изделий на основе кордиерита, которые могут найти широкое применение в металлургии, машиностроении и химической промышленности в качестве огнеупоров, фильтров и носителей катализаторов. Шихта для получения кордиеритовой керамики содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: каолин 7,1-77,34, пирофиллит 8,0-70,7, гидроксид алюминия 0,46-16, оксид магния 13,0-13,5,2 фторид магния 1,2-2,5. При оптимальных вариантах реализации изобретения шихта содержит химически активированные каолин и пирофиллит; причем она содержит тонкодисперсный пирофиллит с размером частиц 2-4 мкм. Технический результат изобретения: уменьшение потерь синтезируемого материала, получение кордиеритовой керамики с ориентированной пластинчатой структурой, обладающей низким значением ТКЛР и более высокими механической прочностью и термической стойкостью к воздействию циклических знакопеременных тепловых нагрузок. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к производству технической керамики кордиеритового состава, обладающей высокой термостойкостью, прочностью и хорошими диэлектрическими свойствами. Получаемую согласно способу кордиеритовую массу можно использовать для получения изоляторов, носителей катализаторов для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в фильтрах для очистки воды, керамических изделий для обжиговых печей и др. В заявляемом способе в качестве минерала силлиманитовой группы используют обогащенный силлиманитовый концентрат, содержащий 10-15 мас.% кварца, который смешивают с тальком в соотношении 1:(0,7-0,9) мас.%. Измельчение и активацию полученной сырьевой смеси проводят в проточной центробежной дисковой мельнице, обеспечивающей механическое воздействие на смесь с центробежной силой, соответствующей ускорению 50-60 g, и времени пребывания смеси в зоне обработки 2-5 мин, обжиг сырьевой смеси, обработанной в мельнице, проводят при температуре 1200-1300°C в течение 1-2 часов. Техническим результатом заявляемого технического решения является получение кордиеритовой массы для изготовления керамики из более доступного исходного сырья и более экономичным, чем в прототипе, способом. 1 табл.

Изобретение относится к производству стеклокристаллического материала радиотехнического назначения и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности. Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава включает измельчение аморфного стекла магнийалюмосиликатного состава мокрым способом до получения водного шликера с плотностью 2,00-2,02 г/см3, pH=2-4, тониной с остатком на сите 0,063 мм 7-9%, с содержанием частиц до 5 мкм - 30-38%, формование заготовок в пористые формы и их термообработку. Первую стадию термообработки проводят при 850°C с выдержкой в течение 3 часов, а вторую - при 1350-1360°C с выдержкой в течение 2-3 часов. Скорость подъема и снижения температуры не выше 500°C/ч. Технический результат изобретения - увеличение плотности спеченного материала до 96% от теоретической и снижение энергозатрат при его получении. 3 пр., 1 табл.
Наверх