CS228492B1

CS228492B1 - Compound for cordierite ceramic production

Info

Publication number: CS228492B1
Application number: CS548282A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Doc Ing Dr Csc Srbek; Stanislav Ing Sabata
Original assignee: Frantisek Doc Ing Dr Csc Srbek; Sabata Stanislav
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Účelem směsi je snížení energetické náročnosti při výrobě keramických výrobků s využitím dosud nepotřebného odpadu. Podle vynálezu směs obsahuje až 60 % hmot. kalcinátů, tvořeného kaolinem, lupkem nebo šamotem, nejprve tepelně zpracovanými při teplotě 500 až 700 °C. Jako připravený kalcinát je možno použít úlet z rotačních pecí při výrobě páleného kaolinu, páleného šamotu nebo páleného lupku.The purpose of the mixture is to reduce the energy consumption in the production of ceramic products using previously unnecessary waste. According to the invention, the mixture contains up to 60% by weight of calcinates, consisting of kaolin, shale or fireclay, first heat-treated at a temperature of 500 to 700 °C. As a prepared calcinate, it is possible to use fly ash from rotary kilns in the production of fired kaolin, fired fireclay or fired shale.

Description

Vynález se týká směsi pro výrobu kordieritové keramiky z kaolinů, jílů a horečnatých sloučenin.The invention relates to a composition for the production of cordierite ceramics from kaolins, clays and magnesium compounds.

V nejrůznějších oblastech techniky a i v domácnosti se vyžadují keramické výrobky, odolné k náhlým změnám teploty. Takové keramické výrobky se požadují v oblasti elektrotechniky, kde se z nich zhotovují izolátory, například různé podstavce a základny spínačů a jističů nebo různé zhášecí komory střídavého 1 stejnosměrného proudu. Jindy se keramické výrobky, odolné k náhlým změnám teploty, používají jako pálicí pomůcky. Konečně v poslední době nacházejí některé keramické směsi použití ve výrobě varného nádobí vhodného k současné tepelné přípravě, jako pečení a vaření a současně k servírování jídel.Ceramic products resistant to sudden temperature changes are required in a wide variety of areas of technology and in the home. Such ceramic articles are required in the electrical industry where insulators are made of them, for example, various base and base of switches and circuit breakers or different AC arc quench chambers. Other times, ceramic products resistant to sudden changes in temperature are used as firing aids. Finally, some ceramic compositions have recently found use in the production of cookware suitable for simultaneous cooking, such as baking and cooking, and at the same time serving food.

V keramických výrobcích, odolných k náhlým změnám teploty, lze Identifikovat následující krystalické fáze: drcené tavené křemenné sklo, mullit 3 AI2O3.2 S1O2, které patří do ternárního systému kaolin (jíl)-živec-tavené křemenné sklo, dále eukryptit L12O . AI2O3.2 S1O2, spodumen LI2O . AI2O3 .In ceramic products resistant to sudden changes in temperature, the following crystalline phases can be identified: crushed fused quartz glass, mullite 3 AI2O3.2 S1O2, belonging to the ternary system kaolin-clay-fused quartz glass, eucryptite L12O. AI2O3.2 S1O2, spodumen LI2O. AI2O3.

. 4 S1O2 a petalit L12O . AI2O3.8 S1O2, které všechny patří do ternárního systému oxid lithný LiaO — oxid hlinitý AI2O3 — oxid křemičitý SÍO2 a konečně kordierit 2 MgO. . 2 AI2O3.5 S1O2 nebo safirín 4 MgO . 5 AI2O3 . . S1O2 z ternárního systému oxid hořečnatý MgO — oxid hlinitý AI2O3 — oxid křemičitý SÍO2.. 4 S1O2 and petalite L12O. AI2O3.8 S1O2, all of which belong to the ternary system of lithium oxide LiaO - alumina AI2O3 - silica SiO2 and finally cordierite 2 MgO. . 2 Al2O3.5 S1O2 or safirin 4 MgO. 5 AI2O3. . S1O2 from ternary system MgO MgO - alumina Al2O3 - silicon dioxide SiO2.

Pro velmi nízký koeficient teplotní roztažnosti, obtížnost glazování a nedostatek surovin se keramické výrobky s taveným křemenem nebo oxidem lithným L12O prakticky nevyrábějí. Nejčastěji se produkují výrobky obsahující mullit 3 AI2O3. 2 SiO nebo kordierit 2 MgO . 2 AI2O3.5 S1O2 nebo jejich kombinaci.Due to the very low coefficient of thermal expansion, the difficulty of glazing and the lack of raw materials, ceramic products with fused quartz or lithium oxide L12O are practically not produced. Products containing mullite 3 AI2O3 are most often produced. 2 SiO or cordierite 2 MgO. 2 AI2O3.5 S1O2 or a combination thereof.

Průběh reakce vzniku primárního i sekundárního mullitu je dnes již podrobně prostudován včetně vlivu surovin, mineralizátorů, jemnosti částic, stupně přiblížení částic, rychlosti stoupání, doby působení i rychlosti klesání vypalovací teploty. Také průběh reakce vzniku kordieritu byl již v odborné literatuře popsán a dodnes platí, že primárně vzniká spinel MgO . AI2O3 a teprve reakcí s oxidem křemičitým S1O2 vzniká sekundárně kordierit 2 MgO . 2 AI2O3 . . 5 SÍO2. Za nejvhodnější suroviny se považuje mastek nebo· talek, magnézií, různé kaoliny nebo jíly a ostře pálený (to je minimálně 1350 °C) kaolin, šamot nebo lupek. Jindy se přidávají speciální přísady, například cyanit, oxid hlinitý A12O3, elektrotavený korund, oxid zirkoničitý ZrOs nebo oxidy alkalických kovů a oxidy alkalických zemin. To však vyžaduje vypalování výrobků minimálně na teplotu 1350 až 1400 °C, aby vzniklo dostatečné množství krystalků kordieritu, které zajišťují výrobkům nízký koeficient teplotní roztažnosti. Vypalování na tak vysokou teplotu je však nebezpečné, neboť kordierit se od uvedené teploty počíná inkongruentne tavit — rozkládat na mullit a nežádoucí sklo, které pronikavě zhoršuje koeficient teplotní roztažnosti a tím odolnost k náhlým změnám teploty.The course of the reaction of the formation of primary and secondary mullite is studied in detail, including the influence of raw materials, mineralizers, fineness of particles, degree of particle approach, ascent rate, exposure time and rate of descent of firing temperature. The course of the cordierite reaction has also been described in the literature and it is still true that the MgO spinel is primarily produced. Al2O3 and only by reaction with silica S1O2 secondary cordierite 2 MgO is formed. 2 AI2O3. . 5 SiO2. Talc or talc, magnesia, various kaolins or clays and sharply burnt (at least 1350 ° C) kaolin, fireclay or flakes are considered the most suitable raw materials. Alternatively, special additives such as cyanite, Al 2 O 3 alumina, electro fused corundum, zirconia ZrOs or alkali metal oxides and alkaline earth oxides are added. However, this requires the firing of the products at a temperature of at least 1350 to 1400 ° C to produce sufficient cordierite crystals to provide the products with a low coefficient of thermal expansion. However, firing to such a high temperature is dangerous, since cordierite starts to melt incongruently from the specified temperature - decomposing into mullite and unwanted glass, which drastically worsens the coefficient of thermal expansion and thus resistance to sudden temperature changes.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu směs pro výrobu kordleritové keramiky z kaolinů, jílů a hořečnatých surovin, jejíž podstata spočívá v tom, že dále obsahuje až 60 % hmot. kalcinátu tvořeného kaolinem, jílem nebo šamotem, tepelně zpracovanými v rozsahu od 500 do 700 °C. Podle dalšího význaku vynálezu se jako připravený kalcinát použije úletu z rotačních pecí při výrobě páleného lupku, páleného kaolinu nebo páleného šamotu.According to the invention, the above-mentioned drawbacks are overcome by a composition for the production of cordlerite ceramics from kaolins, clays and magnesium raw materials, which further comprises up to 60% by weight of the composition. calcined from kaolin, clay or chamotte, heat treated in the range of 500 to 700 ° C. According to a further feature of the invention, the pulp prepared is rotary kiln in the production of fired flake, fired kaolin or fireclay.

Základní výhoda směsi podle vynálezu spočívá v tom, že není nutno používat kaolinů, jílů a lupků, pálených na 1300 až 1400 stupňů Celsia, ale kalcinátu ze stejných surovin, tepelně zpracovaných při 500 až 700 stupňů Celsia, které obsahují velmi reaktivní metakaolinit AI2O3.2 S1O2, který s oxidem hořečnatým MgO vytváří spinel MgOAl2O3. Dle druhu použité hořečnaté suroviny se udává teplota vzniku spinelu již od 600 °C. Hořečnatohlinitý spinel MgO. . AI2O3 reaguje s přítomným, velmi aktivním oxidem křemičitým S1O2 a již pří teplotě 1150 °C vznikají krystalky kordieritu 2 MgO . . AI2O3.5 S1O2, které při dalším pálení podporují vznik a růst dalších krystalů kordieritu, dosahujících již při teplotě 1250 °C velikosti 20 μία.The basic advantage of the composition according to the invention is that it is not necessary to use kaolins, clays and flakes, fired at 1300 to 1400 degrees Celsius, but calcined from the same raw materials, heat treated at 500 to 700 degrees Celsius, which contain very reactive metakaolinite AI2O3.2 S1O2, which forms a MgOAl2O3 spinel with MgO. Depending on the type of magnesium material used, the temperature of spinel formation is from 600 ° C. Magnesium aluminum spinel MgO. . Al2O3 reacts with the very active silica S1O2 present and at a temperature of 1150 ° C, crystals of cordierite 2 MgO are formed. . AI2O3.5 S1O2, which during further burning support formation and growth of other crystals of cordierite, reaching at the temperature of 1250 ° C the size of 20 μία.

Způsob podle vynálezu je dále blíže popsán na několika příkladech provedení.The process according to the invention is described in more detail below on several exemplary embodiments.

Příklad 1Example 1

Byla vyrobena kordieritová směs pro zhášecí komory, tvořená 25 % hmot. mastku, 30 % hmot. surových kaolinů nebo jílů a obsahující 45 % hmot. kalcinátu, tvořeného úletem z rotační pece při pálení lupku. Po vypálení na teplotu 1250 °C vykazovala směs pevnost v ohybu 57,7 MPa a nasákavost hmotnostní 14,5 %. Vypálená směs obsahovala 65 % hmot. kordieritu, 10 °/o hmot. mullitu a 25 % hmot. skelné fáze.A cordierite mixture for the arc quenching chambers of 25 wt. talc, 30 wt. Crude kaolins or clays and containing by weight 45% Calcinate formed by the drift of the rotary kiln during the burning of the flake. After firing to a temperature of 1250 ° C, the mixture exhibited a flexural strength of 57.7 MPa and a water absorption of 14.5% by weight. The fired mixture contained 65 wt. cordierite, 10% w / w. % mullite and 25 wt. glass phase.

Příklad 2Example 2

Byla vyrobena kordieritová směs pro účel jako v příkladu 1, tvořená 25 % hmot. talku, 45 % hmot. kalcinátu tvořeného úletem při pálení lupku a obsahující 30 % hmot. kaolinů nebo jílů. Po vypálení na teplotu 1250 °C vykazovala pevnost v ohybu 55 MPa a nasákavost hmotnostní 13,0 °/o. Vypálená směs obsahovala 60 % hmot. kordieritu, 15 % hmot. mullitu a 25 % hmot. skelné fáze.A cordierite mixture was prepared for the purpose of Example 1, consisting of 25 wt. talc, 45 wt. 30% by weight of a calcined calcined fired flake; kaolins or clays. After firing to a temperature of 1250 ° C, it had a bending strength of 55 MPa and an absorbency of 13.0% by weight. The fired mixture contained 60 wt. cordierite, 15 wt. % mullite and 25 wt. glass phase.

Příklad 3Example 3

Byla vyrobena směs pro stejný účel jako v příkladu 1, tvořená 18 % hmot. talku, 7A blend of 18% by weight was prepared for the same purpose as in Example 1. talku, 7

223432 procent hmot. magnezitu, 35 % hmot. kalcinátu, tvořeného úletem při pálení lupku a obsahujíc! 40 % hmot. kaolinů nebo jílů. Při vypalovací teplotě jako v příkladu 1 byla zjištěna pevnost v ohybu 62,4 MPa a nasákavost hmotnostní 3,7 °/o. Vypálená směs obsahovala 75 % hmot. kordieritu, 10 °/o hmot. mullitu a 15 % hmot. skelné fáze.223432 percent wt. magnesite, 35 wt. calcine formed by the drift of the flake burning and containing: 40 wt. kaolins or clays. At the firing temperature as in Example 1, a flexural strength of 62.4 MPa and an absorbency of 3.7% by weight were found. The fired mixture contained 75 wt. cordierite, 10% w / w. % mullite and 15 wt. glass phase.

Claims

A composition for the manufacture of cordierite ceramics, comprising kaolins and clays and magnesium compounds, characterized in that it further comprises up to 60 wt. calcined from kaolin, flakes or chamotte, heat treated in the range of 500 to 700 ° C.

(YNÁLEZU

2. A composition according to claim 1, characterized in that the calcined material used is a drift from rotary kilns in the production of fired flake, fired kaolin or fireclay.