Способ получения высокотемпературного @ -кристобалита

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз . Советских

СоИиапистических

Республик

<1»927748 (61 ) Лопол н ител ьиое к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 08.04,80 (2! ) 2935869/23 26 (53)M. Кл . с присоединением заявки М—

С pl B 33/26

3Ьаударствекый квинтет

СССР ао делам изабретеннк и открытий (23) Приоритет

Опубликовано l 5.05.82. Бюллетень,% 1 8 (5З) УДК553.67 (088.8) Лата опубликования описания 15 05 82

П.В. Кичас, А.А. Шпокаускас, С.- Г. С. юс, А. К. Шулюнене

H К,И. Ярушявичус

О

I

Всесоюзный научно-исследовательский:институт теплоизоляционных и акустических строительных материалов и изделий

1 (72) Авторы изобретения.1 (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО

Я вЂ” КРИСТОБАЛИТА

Изобретение относится к способам получения термостойкого огнеупорного материала.

Известен способ получения динасовых огнеупоров путем обжига кремнеземистых пород, содержащих, 7:, Si С 90-97;

АН О 1,5-6 и СаО 1-3 при 1400 С в течение 20 ч. (1) .

Недостатком динасовых огнеупоров является их низкая термостойкость, выз. 10 ванная изменением объема огйеупора в температурном интервале 180-270 С на .

2,8 7 вследствие превращений кристобалита из „д —.модификации в о(.

Ф

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения р -криотобалитовой стеклокерамики для производства огнеупоров путем сплавления при

17бО С в течение 100 ч сырьевой ших ты, содержащей кремнезем, окиси алюми. ння и кальция или окиси алюминия, кальция и металлов I, «И и if групп, обес,печиваюшей получение стекла состава

МО Afв О ° л ЙО, где МО являются окисью кальция или смесь окиси кальция с окисями металлов т,ll и I V групп, а

И имеет значение от 8 до 37, и последуюшей перекристаллизацией полученного стекла при 1050 С в течение 48 ч (2J.

Недостатки известного способа заключаются в,том, что процесс является энергоемким, протекает при высоких температурах и имеет большую длительность, все это делает его дорогим.

11ель изобретения — упрощение прс цесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения высоко температурного У -кристобалита путем термообработки аморфного кремнезема в смеси с соединениями содержащими алюминий, щелочной или шелочноземел ный металл, причем в качестве :оединений содержащих алюминий, шелочноземельный металл и металл 1 груптп используют их соли, расплавлякч»неся црц

027748

Предложенный способ более прост, по сравнению с известными способами, позволяет получить высокотемпературный

Р -кристобалит в сравнительно низком температурном интервале и небольшой длительности термообработки благодаря образованию жидкой фазы в сырьевой смеси за счет расплавляющихся солей металлов и использования аморфного кремнезема, отличаюшегося большой удельной поверхностью, Суммарно оба эти фактора

1 способствуют быстрому протеканию процессов кристаллизации высокотемпературйого

У -кристобалита и взаимодействию окисей с образованием алюмосиликатов, стабилизирующих кристобалит в высокотемпературной Я -модификации и препятсч вующих его перекристаллизации в низко температурную, (.-модификацию при охлаждениии.

Технология изготовления высокотемпературного J3 -кристобалита, осуществляется следующим образом.

Пример 1. В шаровую мельницу загружают 94 вес. ч. силикагеля техтермообработке и разлагаюшиеся .на соответствуюшие окиси и газообразный продукт, термообработку проводят при температуре 1100-1200 С в течение

4 5 ч 5

Прйчем термообработке подвергают смесь, содержащую в пересчете на окислы

77 94% 8<О>,. 4-15% окиси А „О и

2-8% окиси щелочного или шелочноземельного металла.

Наиболее приемлемыми для указанной цели являются расплавляюшиеся соли типа нитратов или ацетатов, а также карбонаты щелочных металлов. Нецелесообразно в данном случае применение карбонатов 15 шелочноземельных металлов или меди, так как они разлагаются еше в твердой фазе, а температуры плавления их окисей значительно выше предлагаемой температуры термообработки смеси. 20

Уменьшение содержаки в реакционной смеси. кремнезема за счет увеличения содержания в нем окисей шелочных или шелочноземельных металлов ведет к резкому сокращенщо содержания в полученному продукте Ф -кристобалита за счет увеличения содержания в нем других соединений. Содержание g -кристобалита в продукте становится не преобладающим и весь продукт вряд ли можно назвать вы- Зо сокотемпературным кристобалитом. Так, уменьшение в сырьевой смеси содер- жания кремнезема лишь на 1% за счет увеличения содержания окисей алюминия, шелочноземельных или щелочных металлов З приводит к уменьшению содержания в полученном продукте .Р -кристобалита на 2%.

° Например, при уменьшении содержания кремнезема в сырьевой смеси по примеру 2 описания до 76% за счет увеличе- 4О ния содержания окиси алюминия до 16%; полученный материал пб данным рентгенографического анализа содержит 64% высскотемаературного /3 -кристобалита, 12% муллита и 24% полевого шпата стронция.

При уменьшении содержания кремнезема до 76% в этом же примере (за счет увеличения содержания окиси стронция до 8,5 o), полученный продукт имеет также 64% .Р -кристобалита, 9% муллита и 27% полевого шпата стронция

Увеличение содержания кремнезема по сравнению с приведенными в описании за счет уменьшения содержания окиси

f алюминия 1шелочноземельных! металлов или щелочных металлов приводит к уменьшению содержания алюмосиликатов (анортита, муллита, полевых шпатов и др.), стабилизирующих образовавшийся кристобалит в его высокотемпературной .О -модификации, при охлаждении кристобалит переходит в низкотемпературную А -модификацию. Минимальное количество алюмосиликатов для стабилизации кристобалита в Р -модификации составляет 10%.

Это и обуславливает максимальный предел содержания кремнезема в смеси (не более

949 )

Понижение температуры обработки сырьевой смеси по сравнению с указанной в формуле изобретения минимальной температурой термообработки ведет к резкому увеличению длительности процесса.

Например, при понижении температуры о термообработки до 1050 С длительность термообработки составляет 8-10 ч, т. е. увепичивается в 2 раза, что ведет к резкому увеличению энергоемкости процесса и делает его нецелесообразным.

Повышение температуры термообработки по сравнению с указанной в формуле изобретения максимальной температурой лишь незначительно сокращает длительность процесса. Например, при термообработке смеси в температурном интервале 1250-1300 С длительность процес..о са составляет 3,5-4. ч, т. е. при повышении температуры термообработки на 50100 С длительность термообработки сокращается только на 0,5 ч, что также увеличивает энергоемкость процесса и делает его невыгодным.

48 б помещают в печь, нагревают до 1150 С и выдерживают- при этой температуре

4 ч. Полученный материал по рентгеиографическим данным имеет следующий минералогический состав: 83% высокотемпературного / -кристобалита, 15% .анортита и 2% эвкриптита.

Возможность получения термостойкого огнеупорного материала на основе высокотемпературного Р-кристобалита, . стабилизированного алюмосиликатами из сырьевых смесей при,сравнительно ниэких температурах и небольшой продолжительности, процесса, позволяет значительно снизить энергоемкость технологических процессов получения огнеупорных материалов, а тем самым снизить их себестоимость.

1. Способ получения высокотемпературного Р -кристобалита путем термообработки кремнезема в смеси с соединениями, содержащими алюминий, шелочноземельный металл и металл Х грутйы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, кремнезем используют в аморфном виде, в качестве соединений, содержащих алюминий, щелочноземельный металл и металл l группы используют их соли, расплавляюшиеся при термообра-, ботке и разлагающиеся на соответствующие окиси и газообразный продукт, а термообработку проводят при температуре .1100-1200 С в течение 4-5 ч.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что термообработке подвергают смесь, содержащую в пересчете на окислы 77-94 / аморфного кремнезема, 4-15 окиси алюминия и 2-8% окиси шелочноземельного металла и металла

I группы.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе

1. Будников П. П. Химия и технология силикатов. Киев, "Наукова думка, 1964, с, 228-234.

2. Патент США % 40-73655, кл. 106-52, 1978.

К. Ягунов ель Корректор М. Демчик

Заказ 31 53/31 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035" Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9277 нического безводного и измельчают его в течение 1-.2 ч до достижения тонины помола, при которой не менее 70 силикагеля составляют частицы размером не более 10 мкм. Затем в шаровую мельницу добавляют 29 вес. ч. азотнокислого алюминия, 8 вес. ч, аэотнокислого кальция и перемешивают 20 мин. Полу ченную смесь, содержащую в пересчете на окиси 94 S Oz, 4% Af O и 2% 1О

СаО, выгружают из мельницы, помешают в печь, нагревают до 1200 С и выдержи-. вают при этой температуре 4 ч. Полученный материал по рентгенографическим данным имеет следующий минералогичес- 15 кий состав: 90% высокотемпературного ./З -кристобалита и 10% анортита.

Пример 2. В шаровую мельницу загружают 77 вес. ч. силикагеля технического безводного и измельчают в те- 20 чение 1-2 ч. до достижения тонины помолы, при которой не менее 70% силикаге. ля составляют частипы размером не 5олее 10 мкм. Затем в шаровую мельницу добавляют 110 вес, ч. азотнокислого алю-25 миния, 2 вес. ч. азотнокислой меди, 16 вес. ч. азотнокислого стронция и перемешивают 20 мин. Полученную смесь, содержащую в пересчете на окиси 77%

8 Og, 15% А О, 0,5% Сц О, 7,5 3 О, 30 выгружают из мельницы, помешают в печь, нагревают до 1100 C и выдерживают при этой температуре 5 ч. Полученный материал по рентгейографическим данным имеет следующий минералогический состав:З

66% высокотемпературного J -кристобалита, 24% полевого шпата стронция и

10% мулл ита.

Пример 3. В шаровую мельницу загружают 100 вес. ч. опоки, содер- 4о жашей, % .Si0 89, А О 6,5, СаО 1,8, и измельчают в течение 1-2 ч до достижения тонины помола, при которой не менее 70% опоки составляют частицы размерами не более 10 мкм. Затем в шаровую мельницу добавляют 1 вес. ч. уксуснокислого лития, 4 вес. ч. азотнокислого кальция и перемешивают 20 мин. Полученную смесь, содержащую в пересчете на окиси 90,1 /о S О, 6,6 А@Зу, 0,3%

А О, 0,3% СаО, выгружают из мельницы, Составитель

Редактор M. Бандура Техред М.Герг

Формула изобретения