PL182876B1

PL182876B1 - Wypalanie cząstek korundu w postaci zolu-żelu

Info

Publication number: PL182876B1
Application number: PL96322586A
Authority: PL
Inventors: Ajay K. Garg; Arup K. Khaund; Lawrence E. Orne; Mark R. Young
Original assignee: Saint Gobain Norton Ind Cerami
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2002-03-29
Also published as: ZA962757B; NO974591L; TW401383B; DK0819104T3; CO4560574A1; GR3030931T3; US5725162A; CA2212508C; CZ289604B6; NO974591D0; BR9604913A; DE69602434D1; JPH10510238A; ATE179966T1; EP0819104A2; AR001555A1; AU5373496A; RU2148567C1; US5785722A; TW303318B

Abstract

1. Sposób wybuchowego rozdrabniania mie- szanki zawierajacej wysuszony ale nie wypalony korund w postaci zolu-zelu, przy czym w sklad mie- szanki wchodzi substancja przechodzaca w stan lotny w ilosci stanowiacej co najmniej 5% wago- wych, znamienny tym, ze doprowadza sie czastki mieszanki bezposrednio do strefy goracej, w której utrzymuje sie temperature od okolo 400°C do 1600°C, 1 utrzymuje sie czas przebywania mieszanki w strefie goracej od okolo 1 sekundy do okolo 30 minut i powodujac wybuchowe rozszerzenie lotnych skladników wysuszonego zelu wytwarza sie wybu- chowo rozdrobnione czastki korundu. 7. Grys scierny korundowy, który ma gestosc wynoszaca co najmniej 95% gestosci teoretycznej i którego ziarna nie sa symetryczne wzgledem ich wymiaru podluznego, znamienny tym, ze w stanie, w jakim zostal wytworzony 1 w zakresie jego dowol- nej frakcji wymiarowej, zawiera wiecej niz 25% grysu o wydluzeniu co najmniej 2 :1. PL PL PL PL PL

Description

Korundowe materiały ścierne w postaci zolu-żelu wytwarza się zazwyczaj susząc roztwór prekursora korundu alfa w postaci zolu-żelu (którym zazwyczaj jest, ale nie wyłącznie, bemit) w temperaturze około 125 do 200° C w celu usunięcia z niego wody będącej składnikiem żelu; krusząc wysuszony żel na cząstki o pożądanych wymiarach (zazwyczaj w tempe182 876 raturze około 400-800°C) w celu utworzenia pośredniej formy aluminium; a następnie na końcu wypala się kalcynowane kawałki w temperaturze wystarczająco wysokiej do przekształcenia ich z formy pośredniej, takiej jak aluminium gamma do formy aluminium alfa. Proste procesy zolowania-żelowania ujawniono, na przykład, w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 4, 314,827, 4,518,397, 4,881,951 oraz w brytyjskim zgłoszeniu patentowym 2,099,012. Alumozole i alumożele tego typu mają skłonność do tworzenia kryształów o wymiarach do 25 mikrometrów lub większych, chociaż stosuje się w niewielkich ilościach modyfikujące substancje dodatkowe, takie jak krzemionka, stymulatory spineli takie jak magnez, oraz inne dodatki w postaci tlenków metali takich jak tlenek cyrkonu, itru, tlenki metali ziem rzadkich, tlenek tytanowy, tlenki metali przejściowych i tym podobne, do zmniejszania wielkości kryształów do około 1 do 10 mikrometrów i intensyfikowania pewnych właściwości fizycznych.

W szczególnie pożądanej postaci procesu zolowania-żelowania szczepi się prekursor korundu alfa materiałem o takiej samej strukturze krystalicznej jak sam korund alfa i możliwie zbliżonych do niego parametrach sieci krystalicznej. Materiał zaszczepiający dodaje się w postaci możliwie silnie rozdrobnionej i równomiernie rozprowadza się go w zolu-żelu. Można go dodawać na początku procesu albo też w trakcie (in situ). Zadaniem materiału zaszczepiającego jest spowodowanie równomiernej przemiany do postaci alfa w całym prekursorze w znacznie niższej temperaturze niż jest potrzebna w przypadku braku materiału zaszczepiającego. Efektem tego procesu jest struktura krystaliczna, w której poszczególne kryształy aluminium alfa (to jest obszary o w zasadzie takiej samej orientacji krystalograficznej oddzielone od kryształów sąsiednich granicami ziaren o dużym kącie) są bardzo jednorodne wymiarowo i w zasadzie wszystkie mają średnice poniżej mikrometra, na przykład od około 0,1 do około 0,5 mikrometra. Do odpowiednich do tego celu materiałów zaszczepiających należy samo aluminium alfa, ale również inne związki takie jak tlenek żelazowy alfa, podtlenek chromu, tytanian niklu oraz wiele innych związków o parametrach sieci krystalicznej na tyle podobnych do sieci aluminium alfa, że skutecznie przyczyniają się do powstawania aluminium alfa z prekursora w temperaturze niższej od tej, w jakiej proces ten zazwyczaj występuje w przypadku braku takiego materiału zaszczepiającego. Przykłady takich procesów zolowaniażelowania opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 4,623,364, 4,744,802, 4,954,462, 4,964,883, 5,192,339, 5,215,551, 5,219,806 i wielu innych.

Często preferuje się opcjonalne kalcynowanie wysuszonego zolu-żelu w celu minimalizacji czasu potrzebnego w podwyższonych temperaturach wypalania. Wynika to z tego, że podczas procesu wypalania odbywa się przemiana przejściowych form tlenku glinowego w formę alfa oraz spiekanie tlenku glinowego w celu zamknięcia szczątkowych porów i zapewnienia, że cząstki mają odpowiednią gęstość i twardość, dzięki której są dobrym materiałem ściernym. Wiadomo, że za długi czas w temperaturach spiekania, wynoszących na ogół od 1300°C do 1400°C dla zaszczepionych materiałów zolowo-żelowych i o około 100°C większych niż dla nie zaszczepionych zelowo-żelowych korundów, może doprowadzić do wzrostu kryształów. Ponieważ wzrost kryształów jest uważany na ogół za niepożądany, więc okazuje się, że lepiej jest przeprowadzić proces kalcynowania oddzielnie minimalizując w ten sposób czas w takich podwyższonych temperaturach. Procedurę tę realizuje się pomimo dodatkowych kosztów związanych z prowadzeniem dwóch procesów w wysokich temperaturach.

Ponieważ po procesie suszenia następuje proces kruszenia i przesiewania, więc temperaturę ziarna zmniejsza się do temperatury pokojowej i ciepło doprowadzone do suszenia ziarna jest przekazywane do otoczenia. Jest to oczywiście bardzo niesprawne.

Proces kruszenia odbywa się po suszeniu ponieważ w punkcie tym materiał jest stosunkowo łatwo kruszyć. Jeżeli odłożyłoby się go do procesu wypalania, materiał byłby tak twardy, że do jego kruszenia potrzebne byłyby duże ilości energii. Z tego względu korzystniejsze jest jego kruszenie przed etapem wypalania. Ponadto uważa się, że wypalanie jest bardziej sprawne ponieważ cząstki szybciej osiągają temperaturę wypalania w piecu, gdy są małe.

Obecnie stwierdzono, że jest możliwe znaczne zmniejszenie zużycia energii używanej przy produkcji tlenku glinu dzięki procesowi zolowania-żelowania. Uzyskuje się to sterując procesem w sposób, który jest zupełnie przeciwny do intuicyjnego sterowania procesami

182 876 konwencjonalnymi. W nowym procesie wytwarza się cząstki glinu alfa w bardzo pożądanej formie, która jest w pełni zagęszczona i dobrze dostosowana do używania w zastosowaniach ściernych. Ponadto system jest na tyle uniwersalny, że umożliwia kształtowanie uzyskanych materiałów ściernych.

Sposób wybuchowego rozdrabniania mieszanki zawierającej wysuszony ale nie wypalony korund w postaci zolu-żelu, przy czym w skład mieszanki wchodzi substancja przechodząca w stan lotny w ilości stanowiącej co najmniej 5% wagowych, odznacza się według wynalazku tym, że doprowadza się cząstki mieszanki bezpośrednio do strefy gorącej, w której utrzymuje się temperaturę od około 400°C do 1600°C, i utrzymuje się czas przebywania mieszanki w strefie gorącej od około 1 sekundy do około 30 minut i powodując wybuchowe rozszerzenie lotnych składników wysuszonego żelu wytwarza się wybuchowo rozdrobnione cząstki korundu.

Korzystnie doprowadzona do strefy gorącej mieszanka zawierająca wysuszony korund w postaci zolu-żelu zawiera od około 5 do około 60% wagowych materiału przechodzącego w stan lotny.

Korzystnie stosuje się temperaturę i czas przebywania mieszanki w strefie gorącej wystarczające do przemiany korundu w postaci zolu-żelu w fazę alfa i spieczenia do gęstości wynoszącej co najmniej 95% gęstości teoretycznej.

Korzystnie rozdrobniony wybuchowo materiał poddaje się kruszeniu regulując wymiary cząstek i następnie spieka się przekształcając korund w fazę alfa o gęstości wynoszącej w zasadzie 95% gęstości teoretycznej.

Korzystnie rozdrobniony wybuchowo materiał, przed poddaniem go spiekaniu, obrabia się roztworem rozpuszczonej soli metalu wybranego z grupy, w której skład wchodzą metale ziem rzadkich, metale przejściowe, rubid, cez, itr oraz kombinacje soli tych metali.

Korzystnie stosuje się strefę gorącą usytuowaną w piecu obrotowym i utrzymywaną w temperaturze od około 600°C do około 1500°C.

Grys ścierny korundowy, który ma gęstość wynoszącą co najmniej 95% gęstości teoretycznej i którego ziarna nie są symetryczne względem ich wymiaru podłużnego charakteryzuje się według wynalazku, że w stanie, w jakim został wytworzony i w zakresie jego dowolnej frakcji wymiarowej, zawiera więcej niż 25% grysu o wydłużeniu co najmniej 2:1.

Korzystnie ma zawartość grysu o wydłużeniu powyżej 2:1 wynoszącą powyżej 30%.

Korzystnie zawiera spieczone kryształki korundu o wymiarach od około 0,01 do około 10 mikrometrów.

Korzystnie kryształki korundu mają wymiary submikroskopowe.

Korzystnie zawiera spieczony korund modyfikowany przez wprowadzenie w ilości do 10% jednego lub więcej tlenków wybranych z grupy, w której skład wchodzą tlenki magnezu, cyrkonu, metali ziem rzadkich, metali przejściowych, rubidu, cezu i itru.

Sposób według wynalazku obejmuje doprowadzanie suchego, ale nie wypalonego, korundu w postaci zolu-żelu zawierającego składniki lotne w ilości co najmniej 5% wagowych, do pieca o temperaturze ponad 400°C i sterowanie temperaturą i czasem przebywania materiału w piecu w sposób umożliwiający wytworzenie korundu rozdrobnionego wybuchowo. W pewnych warunkach, kiedy temperatura w piecu jest odpowiednio wysoka i czas przebywania w nim materiału jest odpowiednio długi, korund w postaci zolu-żelu można przekształcić bezpośrednio do postaci korundu alfa i spiec do gęstości wynoszącej co najmniej 95% gęstości teoretycznej.

Na ogół korund w postaci zolu-żelu po wysuszeniu tworzy grudki o wymiarach kilku milimetrów i jest to z grubsza wysuszony bemit, którego wszystkie cząstki są związane z cząstkami wody, przy czym podczas suszenia nie usunięto z niego całej zawartości wody. Ponadto do zolu-żelu dodaje się często odpowiednie modyfikatory, takie jak tlenek magnezowy, tlenek itrowy, tlenek rubidowy, tlenek cezowy lub tlenki metali ziem rzadkich lub metali przejściowych, w postaci ich rozpuszczalnych azotanów, w związku z czym w osuszonym żelu znajdują się ich lotne składniki (takie jak tlenki azotu). Jeżeli w procesie peptyzacji zolużelu zastosowano kwas taki jak azotowy lub octowy, to w wysuszonym zolu-żelu mogą również znajdować się pozostałości tego kwasu. Na ogół wysuszony zol-żel zawiera składniki

182 876 o potencjalnej lotności w ilościach wagowych od około 5 do około 50%, korzystnie od około 10 do około 45%, a bardziej korzystnie od około 20 do około 40%. Suszenie przeprowadza się na ogół w temperaturze poniżej około 200°C, a najczęściej w temperaturach znacznie niższych. Z tego względu wysuszony żel podczas ładowania go do pieca zawiera znaczące ilości materiału przechodzącego w stan lotny.

Gwałtowne odwadnianie wskutek szybkiego wzrostu temperatur ujawniono w europejskich opisach patentowych EP-A-0 176 476 i EP-A-0 518 106, ale w zastosowaniu do drobnych proszków z gibsytu i jest ono etapem produkcji bemitu lub elementów formowanych reakcyjnie.

Jakkolwiek wynalazek ma na celu głównie wybuchowe rozdrabnianie wysuszonych materiałów w formie zoli-żelów, ale w ich skład mogą również wchodzić inne składniki, które nie zawierają same żadnych materiałów przechodzących w stan lotny. Zatem istnieje możliwość wprowadzenia w materiały w formie zoli-żeli, takich składników jak proszek korundowy alfa lub gamma, węglik krzemu (zarówno w formie cząstek jak i kryształów nitkowych), tlenek cyrkonu, przestrzenny azotek boru oraz innych materiałów ściernych pod warunkiem, że całkowita zawartość materiału przechodzącego w stan lotny w suchej mieszance pozostaje na poziomie ponad 5% wagowych materiału.

Po umieszczeniu grudek wysuszonego żelu w piecu, znajdujący się w nich materiał zdolny do przechodzenia w stan lotny, rozszerza się wybuchowo, w wyniku czego grudki rozpadają się na drobniejsze cząstki, które są bardzo pożądane z punktu widzenia stosowania w materiałach ściernych. Jeżeli czas przebywania materiału w piecu jest odpowiednio długi, pozostałe mniejsze cząstki szybko przekształcają się w fazę alfa i błyskawicznie spiekają się do postaci w zasadzie całkowicie zagęszczonej. Gwałtowny charakter tego procesu upoważnia do nazywania go rozdrabnianiem wybuchowym, chociaż w zalecanym wariancie wykonania proces ten wykracza poza rozdrabnianie, ale obejmuje wypalanie do fazy alfa i, w pewnych przypadkach, spiekanie do gęstości zbliżonej do teoretycznej. W tych przypadkach, w których temperatura jest nieco niższa, stopień rozdrobnienia można nieco zmniejszyć i jego skutkiem może być głównie pękanie większych kawałków i powstawanie linii osłabienia w pozostałych kawałkach, w wyniku czego stają się one podatne na pękanie w następnych procesach rozdrabniania. Taki proces jest również uważany za rozdrabnianie wybuchowe.

Z tego względu pod pojęciem materiału rozdrabnianego wybuchowo należy rozumieć materiał formowany w procesie, podczas którego wysuszone cząstki korundu w postaci zolużelu doprowadza się do pieca i co najmniej częściowo kruszy się na mniejsze bez używania nadmiernych sił zewnętrznych.

Kiedy czas przebywania materiału w piecu jest stosunkowo krótki lub temperatura w piecu jest stosunkowo niska, proces spiekania a nawet przekształcania w fazę alfa może nie być jeszcze ukończony kiedy materiał opuszcza piec. W takim przypadku niektóre lub wszystkie cząstki mogą być w pewnym stopniu porowate i te stosunkowo luźno spojone większe cząstki można rozdrobnić w procesie lekkiego mielenia przed ich spieczeniem do gęstości powyżej 95% gęstości teoretycznej w oddzielnym piecu albo też przepuszczając je po raz drugi przez piec obrotowy. Takie rozwiązanie jest czasami zalecane, ponieważ skutkiem bardzo intensywnego rozdrabniania wybuchowego może być wytwarzanie znacznych ilości bardzo drobnych cząstek, które mogą być mniej użyteczne w niektórych zastosowaniach ściernych. Skutkiem mniej gwałtownego rozdrabniania wybuchowego jest wytwarzanie cząstek nawet nie popękanych, które natomiast bardzo łatwo pękają w następnych procesach. Alternatywnie, i czasami korzystnie, wypalony materiał, który nie został do końca rozdrobniony wybuchowo i który często jest w pewnym stopniu porowaty, może być co najmniej częściowo nasycony cieczą potencjalnie lotną, na przykład wodą, i przepuszcza się go jeszcze raz przez obrotowy piec w celu zakończenia procesu rozdrabniania.

Regulacja warunków spiekania w celu wytworzenia produktu, który jest porowaty, jak opisano powyżej, stwarza również możliwość nasycania materiału porowatego roztworami środków modyfikujących, takich jak, na przykład, wodne roztwory rozpuszczalnych soli magnezu, itru, pierwiastków przejściowych, rubidu, cezu lub metali ziem rzadkich. Podczas spiekania materiały tego typu zazwyczaj wytwarzają tlenek modyfikujący w bardzo skutecznej

182 876 postaci z równoczesnym wytwarzaniem dalszych ilości materiału potencjalnie lotnego, który można wykorzystać w procesie rozdrabniania wybuchowego.

Stwierdzono, że w przypadku wytłoczenia żelu przed jego wysuszeniem, korzystne jest stosowanie dysz wytłaczających o mniejszych, a nie większych wymiarach. Zatem żel wytłaczany przez dyszę o średnicy 1,6 mm lepiej rozdrabnia się w procesie rozdrabniania wybuchowego niż żel wytłaczany przez dyszę o średnicy 6 mm. Ponadto zaleca się wytłoczki zaokrąglone a nie kanciaste, jakie uzyskuje się podczas wytłaczania przez dysze prostokątne.

Sporządzone w ten sposób ziarna ścierne mają często niespodziewanie lepsze parametry ścierne niż ziarna uzyskane bardziej konwencjonalnymi technikami. Można sformułować teorię, że przyczyną tego może być brak takich naprężeń fizycznych w materiale podczas stosowania tej techniki rozdrabniania, które mogłyby powodować wzrost mikrodefektów w strukturze materiału ściernego. Bez względu na teorię, poprawa tego parametru jest niespodziewana i znacząca.

Korundowe ziarna ścierne zgodne z wynalazkiem uzyskane techniką rozdrabniania wybuchowego mają jedyne w swoim rodzaju rozkłady kształtów i wymiarów, co przyczynia się również do wspomnianych powyżej znakomitych parametrów ściernych. Są one inne od ziaren odlewanych lub wytłaczanych, które mają jednolity kształt przekroju poprzecznego wynikający z procesu ich produkcji. Zamiast tego ich kształt jest nieregularny oraz, zwłaszcza w przekroju płaszczyzną przechodzącą przez dłuższy wymiar, cechują się rozdrobnionymi ziarnami.

Generalnie, grys ścierny wytwarzany techniką nie nadającą kształtów, uzyskuje się rozdrabniając większe kawałki materiału. Znane są dwie konwencjonalne techniki uzyskiwania takiego rozdrabniania: kruszenie udarowe i kruszenie walcowe. Kruszenie udarowe daje kształty bardziej zblokowane, dla których stosunek L/D, albo wydłużenie (stosunek wymiaru najdłuższego (L) do największego wymiaru (D) prostopadłego do wymiaru najdłuższego, pojedynczego ziarna jest zbliżony do 1. Grys wytwarzany techniką kruszenia walcowego ma kształty słabsze, co w praktyce oznacza średnie wydłużenie powyżej 1. Oczywiście, grys wytwarzany techniką kruszenia walcowego ma różnorodne wydłużenia rzeczywiste, ale większość jest w zasadzie poniżej 2.

Wielkość grysu mierzy się konwencjonalnie za pomocą szeregu sit o różnych oczkach. Jeżeli grys charakteryzują trzy prostopadłe do siebie wymiary, to wymiarem kontrolnym przy określaniu wymiaru grysu jest drugi największy ponieważ on wyznacza wymiar najmniejszego otworu, przez który grys może przejść kiedy jest zorientowany wzdłuż swojego najdłuższego wymiaru. Jeżeli grys według wynalazku jest przeciętnie nieco dłuższy niż grys konwencjonalny, to będzie miał wyraźnie większą średnią objętość na ziarno, co rzeczywiście stwierdza się w tym przypadku.

Grys ścierny korundowy według wynalazku nie jest symetryczny wzdłuż wymiaru podłużnego i, w chwili wytwarzania oraz w zakresie dowolnej frakcji wymiarowej, zawiera powyżej 25%, korzystnie co najmniej 30%, a najbardziej korzystnie co najmniej 50%, grysu o wydłużeniu co najmniej 2:1.

Stwierdzono, że wydłużenie nie więcej niż 25%, a zazwyczaj od około 19% do około 25%, konwencjonalnego korundowego grysu ściernego wytwarzanego techniką kruszenia walcowego, w zakresie dowolnej frakcji wymiarowej ziaren po wytworzeniu, wynosi 2:1 lub więcej. Okazuje się, że jest to funkcją procesu, a nie konkretnego korundu, z którego są złożone ziarna grysu korundowego. Zatem grys według wynalazku znacznie różni się od grysu znanego dotychczas. Bardziej wyraźnie wynika to ze znacznie lepszych parametrów ścierania grysu według wynalazku, co przedstawiono na przykładach poniżej.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres analizy termicznej różnicowej (DTA) szczepionego korundu w postaci zolu-żelu, a fig. 2 - urządzenie przystosowane do realizacji przykładu wykonania procesu według wynalazku, w uproszczeniu, w rzucie pionowym.

Z figury 1, będącej wykresem analizy różnicowej termicznej (DTA) dla szczepionego zolu-żelu po podniesieniu jego temperatury widać, że w okolicy temperatury 400°C znajduje się zakres endotermiczny. Wskazuje to stratę substancji lotnych, w tym wody, oraz produktów rozkład kwasu i soli. Jest to ta strata substancji lotnych, która powoduje rozdrabnianie wybu182 876 chowe. Wyraźnie widać, że im szybciej ta strata się pojawi, tym rozkład jest bardziej wybuchowy. W zakresie około 600°C ilość substancji lotnych do usunięcia jest znacznie mniejsza i przemiana korundu w fazy bezwodnikowe, takie jak korund gamma, jest zakończona. W jeszcze wyższych temperaturach rozpoczyna się przemiana w fazę alfa. W przypadku szczepionych materiałów w postaci zolu-żelu, proces ten występuje w temperaturze około 1150°C lub nawet niższej. Wskazuje to pik na fig. 1. W przypadku nieszczepionych materiałów w postaci zolu-żelu wykres jest bardzo podobny z tym wyjątkiem, że pik przemiany alfa występuje w temperaturze wyższej, prawdopodobnie 1250°C lub zbliżonej.

W celu realizacji wynalazku należy tylko ogrzać materiał do temperatury, przy której rozpoczyna się wydzielanie substancji lotnych. Zaletą temperatur wyraźnie wyższych niż minimalna jest bardzo szybki rozkład dający maksymalny efekt wybuchowy. Jeżeli jednak ogrzewanie jest wystarczająco szybkie, to można nawet skutecznie wykorzystać nawet bardziej umiarkowane temperatury w dolnym końcu powyższych zakresów.

Jeżeli stosuje się temperatury w dolnym końcu powyższych zakresów (to jest w miejscu gdzie jeszcze nie ma korundu alfa) to rozdrobniony wybuchowo materiał trzeba dalej wypalać w celu zakończenia przemiany do fazy alfa i (w razie potrzeby) spieczenia materiału prawie do jego gęstości teoretycznej (przyjmuje się na ogół, że powyżej 95%). Wiąże się to wprawdzie z dalszymi kosztami, natomiast umożliwia stosowanie materiałów pieca obrotowego, które są znacznie bardziej twarde i znacznie tańsze niż rurki z węglika krzemu, standardowe dla pieców, w których wszystkie operacje wykonuje się równocześnie.

Przed poddaniem wybuchowemu rozdrabnianiu, korund w postaci zolu-żelu suszy się zazwyczaj w temperaturach poniżej około 200°C, a bardziej korzystnie w znacznie niższych temperaturach, takich jak od około 75°C do około 175°C.

Jak zasygnalizowano wcześniej, bardzo pożądane jest zapewnienie możliwie szybkiego ogrzewania dużych cząstek wysuszonego materiału w postaci zolu-żelu w celu osiągnięcia maksymalnego rozszerzenia i rozdrabniania wybuchowego. Warunki te znakomicie spełnia urządzenie pokazane w uproszczeniu w rzucie pionowym na częściowo w przekroju na fig. 2. Nie pokruszone wysuszone cząstki korundu w postaci zolu-żelu o średnicach od około 0,5 do 1 cm, doprowadza sśę do kosza zasypowego 1, z podaje się je za pomocą podajnika wibracyjnego 2 do drugiego podajnika 3. Drugi podajnik doprowadza cząstki do powietrznej pompy strumieniowej 4, która z kolei przyspiesza cząstki za pomocą strumienia sprężonego powietrza wpływającego wlotem 5, niosącego cząstki przewodem 6 i dalej do pieca obrotowego 7 z końcem górnym i dolnym, w punkcie 8, w pobliżu gorącej strefy pieca. W eksploatacji cząstki wybuchają po wpłynięciu do gorącej strefy, natomiast cząstki rozdrobnione wylatują dolnym końcem 9 pieca.

Korzystnie, w procesie rozdrabniania wybuchowego, ogrzewanie grudek wysuszonego żelu odbywa się szybko w celu osiągnięcia maksymalnego efektu wybuchowego. Wymagania te można spełnić dzięki adaptacji kilku konstrukcji pieców innych niż pokazany na fig. 2, natomiast najbardziej odpowiednim piecem do realizacji takiego procesu jest piec obrotowy z rurą pochyloną pod pewnym kątem do poziomu, wirujący wokół własnej osi, przy czym wspomnianą rurę ogrzewa się doprowadzając do niej ciepło z zewnątrz. Obrót rury zapewnią, że znajdujące się wewnątrz niej grudki lub cząstki stale się poruszają tak, że żadna ich część nie jest ogrzewana w wyniku styczności z rurą z wykluczeniem innej części. Z prędkości obrotowej i kąta pochylenia rury wynika czas pozostawania materiału wewnątrz pieca. Korzystnie, parametry te reguluje się w sposób zapewniający, że odparowanie materiałów potencjalnie lotnych, znajdujących się wewnątrz grudek, odbywa się raczej szybko a nie stopniowo. Umożliwia się cząstkom, które zostały uformowane po wybuchowym rozdrobnieniu grudek, przebywanie przez maksymalny czas wypalania i zagęszczenie.

Istnieje możliwość stosowania pieców o innych konstrukcjach, w tym pieców o działaniu seryjnym, ewentualnie ze złożami fluidalnymi, oraz pieców mikrofalowych lub indukcyjnych.

Piec obrotowy, w którym uzyskuje się temperatury wypalania zbliżone do potrzebnych do spiekania korundu, są wyposażone dogodnie, w rurę z węglika krzemu. Wynika to z tego, że piece te są w stanie spełnić wymagania fizyczne procesu, w tym zmiany temperatury wzdłuż długości oraz różnice obciążeń w różnych punktach wzdłuż długości rury. Węglik

182 876 krzemu jest również w stanie wytrzymać wszelkie gazy kwasowe, jakie mogą powstawać, na przykład w procesie eliminacji resztek azotanów. Jeżeli jednak zamierza się prowadzić proces rozdrabniania wybuchowego i przekształcania do postaci alfa w temperaturach poniżej tych, w których występuje całkowite spiekanie, istnieje możliwość stosowania stopów metali zdolnych do wytrzymywania temperatur do około 1200°C, na przykład stopu Inconel.

Sposób według wynalazku wymaga czasu przebywania materiału w gorącej strefie od około 1 sekundy do około 30 minut, a korzystnie od około 2 sekund do około 20 minut. W celu osiągnięcia takich czasów przebywania materiału w piecu obrotowym, kąt podniesienia rury wynosi, korzystnie, od około 1° do około 60°, a bardziej korzystnie od około 3° do około 20°, a prędkość obrotowa pieca, korzystnie, od około 0,5 do około 20 obrotów na minutę (RPM), a bardziej korzystnie od około 1 do około 15 obrotów na minutę.

Podczas wypalania szczepionego korundu w postaci zolu-żelu temperatura wypalania w strefie gorącej pieca obrotowego wynosi zwykle od około 400°C do około 1500°C, a bardziej korzystnie od około 600°C do około 1400°C. W przypadku nieszczepionego korundu w postaci zolu-żelu temperatura w strefie gorącej wynosi, korzystnie, od około 400°C do około 1650°C, a bardziej korzystnie, od około 600°C do około 1550°C.

Cząstki uzyskane podczas procesu rozdrabniania wybuchowego według wynalazku mają wyróżniające się wydłużenia, to jest, jeden ich wymiar jest dużo większy niż pozostałe. Tego typu cząstki są zwłaszcza użyteczne w zastosowaniach ściernych jako powłoki. Sposób według wynalazku nadaje się do wszystkich typów produkcji cząstek, zwłaszcza przeznaczonych do zastosowań ściernych. Materiał w postaci zolu-żelu może być szczepiony lub nieszczepiony, przy czym w przypadku materiału nieszczepionego w postaci zolu-żelu jedyną różnicą w parametrach procesu jest wyższa temperatura spiekania. Proces ten można stosować do spieczonych korundów, gdzie ostatecznie podzielone cząstki korundu alfą formuje się w bloki z częściowym spiekaniem zanim zostaną nasycone cieczą, a następnie wybuchowo rozdrobnione w celu wytworzenia cząstek ściernych.

Ponieważ sposób według wynalazku umożliwia eliminację typowego dla obecnego stanu techniki etapu rozdrabniania fizycznego, wysuszony żel można bezpośrednio doprowadzić do pieca z suszarki.

Umożliwia to znaczne oszczędności kosztów czasu i energii.

Poniżej opisano proces według wynalazku, ze szczególnym uwzględnieniem wypalania szczepionego korundu w postaci zolu-żelu. Przykłady te mają służyć wyłącznie do celów ilustracyjnych i są skonstruowane z myślą o nie narzucaniu żadnych istotnych ograniczeń na główny zakres wynalazku.

Przykład 1

Do mieszarki Rossa załadowano 74,657 g dejonizowanej wody oraz zawiesinę szczepionego korundu alfa o polu powierzchni BET około 120 mm wykonanej w wyniku dodania 6000 g 6% zawiesiny materiału szczepionego w wodzie dejonizowanej do poziomu 10 000 wody dejonizowanej. Dodawano również bemit (Disperal sprzedawany pod tą nazwą handlową przez firmę Condea GmbH) w ilości 36,00 kg, po czym z odprowadzano z mieszanki substancje lotne i mieszano ją przez 5 minut. Następnie dodawano roztwór 1,671 g 70% kwasu azotowego w 5,014 g wody dejonizowanej, trzymając wymieszaną mieszankę pod próżnią i mieszając przez następne 5 do 10 minut. Następnie przywrócono normalne ciśnienie i mieszankę poddano żelowaniu przepuszczając ją przez pracującą w linii mieszarkę homogenizator, wstrzykując równocześnie do mieszanki roztwór 1,671 g 70% kwasu azotowego w 5,014 g wody dejonizowanej.

Powstały żel osuszono i rozdrobniono na grudki o wymiarach od około 0,25 cm do 1 cm, po czym grudki te włożono do pieca. Wysuszone grudki zolu-żelu doprowadzano bezpośrednio do obrotowego pieca, w którym znajdowała się rura z węglika krzemu o długości 213 cm i śr^t^t^d^ii^c/15 cm, pnzy czyn wielkość strefy gorącej wynosiła 50 cm temperatura w tej streffe wvnosiła 1405°C. Rura była pochylona pod kątem 6° do poziomu i obracała się z prędkością około 18 (RPM).

Grudki rozdrabniano wybuchowo na szeroki zakres wielkości, z czego oddzielono grys o wymiarach klasy 50T (> 300 i < 355 μ) w celu przeprowadzenia badań fizycznych. Czas,

182 876 w jakim wypalany materiał przechodził przez wirujący piec, wynosił około 1 do 2 minut. Gęstość wypalonego grysu wynosiła powyżej 3,8 g/cm^ri zawierał on mikrokryształki korundu 0 średnicy około 0,2 mikrometra.

Dla porównania, ten sam zol-żel wysuszono w taki sam sposób, pokruszono za pomocą walców wytwarzając cząstki o numerze sitowym -24 (< 710 μ) , które następnie poddano kalcynacji w temperaturze około 800°C przed wypalaniem w konwencjonalny sposób w konwencjonalnym piecu obrotowym. W skład grysu wchodziły te same sumbmikroskopowe krystality korundu jak te, które były rozdrobnione wybuchowo według wynalazku.

Następnie sporządzono dwie próbki w postaci taśm ściernych, stosując dokładnie takie same ilości grysu, podkład, wytwórcę i powłoki wymiarowe. Na każdej taśmie osadzono 590 gramów grysu na metr kwadratowy pola powierzchni, przy czym taśmy te miały szerokość 6,4 cm i długość 152,4 cm. Taśmy te były przesuwane z prędkością 9000 metrów powierzchniowych na minutę i stosowano je do cięcia pręta ze stali nierdzewnej 304 przez 4 minuty z chłodzeniem wodnym i pod naciskiem 6,8 kg.

Taśma wykonana z grysu konwencjonalnego zdjęła w tym okresie 74 g, natomiast taśma wykonana z grysu kruszonego wybuchowo zdjęła 94 g, czyli okazała się o 27% lepsza od taśmy konwencjonalnej.

Przykład2

Suszone grudki szczepionego korundu w postaci zolu-żelu, mające temperaturę pokojową i o wymiarach około + 24T (> 710 μ) doprowadzano bezpośrednio z wydajnością około 2,25 do około 4,5 kg/godzinę do gorącej strefy w piecu obrotowym o temperaturze 1000°C za pomocą urządzenia podobnego do pokazanego na fig. 2. Piec był taki sam jak stosowany w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że rurę obracano z prędkością około 10 obrotów na minutę 1 była ona pochylona pod kątem około 7° do poziomu. Cząstki żelu rozdrabniano wybuchowo w piecu, a rozkład wymiarów grysu był taki jaki przedstawiono w tabeli 1 poniżej.

Tabela 1

Zakres wielkości	Ilość w zakresie
+30 (> 600 μ)	41%
-30+40 (< 600 μ > 425 μ)	31%
-40 + 50 (< 425 μ > 250 μ)	11%
-50 + 60 (< 300 μ > 250 μ)	3%
-60 (< 250 μ)	4%

Podczas oddzielnej operacji powyższy rozdrobniony wybuchowo materiał dalej spieczono do gęstości powyżej 3,8 g/cm³, natomiast zakres wymiarów spieczonego materiału był taki jak podano w tablicy 2 poniżej.

W przypadku obu zestawów grysu korund był w postaci submikroskopowych kryształków-.

Tabela 2

Zakres wielkości	Ilość w zakresie
+30 (>600 (i)	22%
-30+40 (<600 μ >425 μ)	38%
-40+50 (<425 μ >250 μ)	23%
-50+60(<300 μ >250 μ)	9%
-60 (<250 μ)	8%

182 876

Przykład3

Przykład ten ilustruje nowoczesne grysy ścierne według wynalazku i ich sporządzanie.

Sporządzano surowy, szczepiony żel korundowy w następujący sposób:

Do mieszalnika Jaygo z dużą zawartością substancji stałych, wyposażonego w dwie łopatki łukowe i ślimak wytłaczający włożono 148 kg bemitu nabytego w firmie Condea pod zastrzeżonym znakiem towarowym Disperal oraz 40 kg dejonizowanej wody. Mieszaninę tę mieszano przez około 5 minut za pomocą ślimaka poruszającego się w odwrotnym kierunku. Następnie dodano zawiesinę korundu alfa (29 kg 4% dyspersji stałej korundu alfa z polem powierzchni BET powyżej 110 m²/g), po czym kontynuowano mieszanie przez dalsze 8 minut. Następnie dodano porcję 30 kg 22% kwasu azotowego i kontynuowano mieszanie przez kolejne 20 minut. Na końcu puszczono ślimak wytłaczający do przodu w celu wytłoczenia powstałego żelu przez dyszę wytłaczającą o średnicy 6,3 mm. Następnie wytłoczony żel suszono do stanu, w którym ilość zawartej w nim wody wynosiła około 30-35% wagowych. Wysuszony wytłoczony żel podzielono następnie na dwie części.

Pierwszą część pokruszono za pomocą walców, poddano kalcynacji w temperaturze 600-800°C, a następnie poddano spiekaniu w piecu obrotowym do uzyskania gęstości powyżej 97% gęstości teoretycznej. Następnie spieczony grys przesiano do uzyskania wymiaru 50T (>300 i <355 μ) a uzyskany w ten sposób grys oceniono pod kątem wydłużenia i ścieralności. Ta część grysu była konwencjonalnym, pokruszonym za pomocą walców, słabo ukształtowanym korundowym grysem ściernym w postaci zolu-żelu.

Drugą część przetworzono techniką opisaną w przykładzie 2 do gęstości powyżej 97% jego gęstości teoretycznej z tym wyjątkiem, że materiał, który miał być rozdrabniany wybuchowo, najpierw przesiano przez sito o numerze +10 (> 2 mm) w celu usunięcia z niego cząstek drobnych. Z rozdrobnionego wybuchowo materiału odsiano podobnie frakcję o wymiarze 50T (> 300 i < 355 μ). Frakcję tę również poddano analizie wydłużenia oraz ocenie parametrów ścieralnych.

Analiza wydłużenia

Przeznaczony do analizy grys przesiano do -45+50 (<355 i >300 μ) dla wymiaru 50T lub -35+35 (<600 i >500 μ) dla wymiaru 36T.

W procesie analizy zastosowano do robienia fotografii grysu aparat fotograficzny Dage MTIO pA-81 o wysokiej rozdzielczości do zdjęć czarno białych zaopatrzony w makroobiektyw Nikon Micro Nikkor o ogniskowej 55 mm, zamontowany na statywie fotograficznym Bencher M2. Grys rozrzucono na czarnym papierze (ze względu na białe ziarna), po czym zrobiono fotografie kilku ziaren znajdujących się w polu widzenia.

Oświetlenie pochodziło wyłącznie z sufitowej lampy fluoroscencyjnej oraz unikano cieni lub nadmiernego oświetlenia.

Aparat fotograficzny zamontowano na statywie fotograficznym za pomocą górnego otworu we wsporniku montażowym i centralnego otworu w tylnej części aparatu, przy czym przesuwne ucho statywu fotograficznego zablokowano w położeniu około 44 cm. Przysłonę obiektywu ustawiono na F-2.8. System wywzorcowano umieszczając linijkę metryczną na podstawie statywu fotograficznego, ogniskując aparat fotograficzny i rysując linię o odpowiedniej długości, która w praktyce była równa 10 mm lub 10 000 mikrometrów.

Czarny papier, ze znajdującym się na nim grysem ściernym, przemieszczano w różne pola widzenia w celu analizy różnych ziarn grysu.

Robiono fotografie i analizowano je za pomocą oprogramowania Compix C Imaging 1280/Simple 51. Przeprowadzono jeden proces wyostrzania w trybie intensyfikacji obrazu w celu dodatkowego uchwycenia krawędzi grysu podczas wykrywania. Następnie wytwarzano obraz binarny, który edytowano dla zapewnienia, że dwa grysy ścierne nie stykają się ze sobą lub w celu eliminacji zniekształconych w sposób oczywisty obrazów. Minimalny zakres wielkości dla badanego grysu zadano na poziomie 200 mikrometrów kwadratowych w celu usunięcia wszelkich zakłóceń tła obrazu związanych z papierem. Nie stwierdzono, żeby takie minimalne korekcje wykluczały jakiś badany w ten sposób grys.

Oprogramowanie Simple 51 umożliwiało zebranie danych pomiarowych takich jak pole powierzchni, maksymalna długość i maksymalna szerokość każdego ziarna grysu w polu wi182 876 dzenia. Stosowano zasadę pomiaru tych parametrów na co najmniej 200-250 ziaren grysu na próbkę. Zebrane dane przenoszono następnie do oprogramowania Microsoft’s Excel(R) (Wersja 5.0) w celu oceny wartości średnich, odchylenia standardowego, wydłużeń i odpowiednich danych zbiorczych. Ocena parametrów ścierania

Grys ścierny osadzono elektrostatycznie w formie powłoki o standardowej wadze na podkładzie płóciennym z przylepną powłoką fenolową. Następnie klej utrwalono, po czym na grys ścierny naniesiono powłokę klejową z żywicy fenolowej i ją utrwalono. Pokryty powłoką materiał ścierny przekształcono w taśmę bez końca o długości 152,4 mm i szerokości 6,35 cm. Taśmę tę zbadano w trybie ze stałą siłą przy prędkości liniowej 914,4 metrów powierzchniowych na minutę, używając chłodziwa wodnego, tnąc pręt ze stali nierdzewnej 304 pod naciskiem 6,8 kg. Na końcu testu określano całkowitą ilość stali wyciętą w ciągu 20 minut.

Cały grys ma strukturę mikrokrystaliczną złożoną z krystalitów korundu alfa o wymiarach średnicowych od około 0,2 mikrometra do około 0,4 mikrometra, mierzonych metodą siecznych średnich.

Wyniki oceny Próbka

Ziarna/100 Z L/D >= 2,0

Efektywność cięcia gramów/20 minut

Wzgl ędna w %

Przykład 3 54 207 284

PORÓWN. 3 25 100 199

Z powyższego jasno wynika, że grys rozdrabniany wybuchowo był dosyć dobry pod względem efektywności ścierania i znacznie się różnił od ziaren słabo ukształtowanych z próbki porównawczej pod tym względem, że miał znacznie wyższy procent ziaren o wydłużeniu L/D powyżej 2 lub równych 2.

Przykład4

Przykład ten jest analogiczny do przykładu 3, z tym, że zastosowano w nim nieco inny proces wytwarzania zolu-żelu. Pod każdym innym względem przykłady te są takie same.

Proces zastosowany do wytwarzania zarówno grysu porównawczego jak i grysu według wynalazku, był następujący:

Do zbiornika do mieszania wlano 908 kg wody, 118 kg rozcieńczonej zawiesiny zarodków korundu alfa zawierającej 4% wagowych zarodków korundu alfa o polu powierzchni znacznie większym niż 120 m0/g (wykonanych techniką mielenia 8% dyspersji wodnej submikroskopowego korundu alfa w młynie Sweco przy zastosowaniu korundu Diamonite o wysokiej czystości); oraz 41 kg 21% kwasu azotowego. Mieszaninę tę mieszano za pomocą poruszających się z dużą prędkością łopatek rozpraszacza i odpowietrzano w celu usunięcia z niej pęcherzyków powietrza. Stwierdzono, że wartość pH wynosiła około 4. Następnie dyspersję tę homogenizowano pompując ją przez znajdujący się w linii homogenizator wraz z 21% kwasem azotowym doprowadzanym z wydajnością 0,6 litra na minutę. Powstały żel suszono do uzyskania w nim zawartości wody na poziomie około 30-35%.

Następnie osuszony żel dzielono na dwie części i dalej przetwarzano i oceniano w taki sposób jak w przykładzie 3. Uzyskano następujące wyniki:

Próbka

Ziama/100 Z L/D >= 2^,0

Względna w %

Efektywność cięcia gramów/20 minut

Przykład 4 36 170 281

PORÓWN. 4 21 100 2U

Dane te również dowodzą, że również w przypadku procesów o niskiej zawartości cząstek stałych istnieje znacząca różnica pomiędzy ziarnami wytworzonymi technikami konwencjonalnymi i techniką według wynalazku.

Przykład5

Przykład ten dotyczy takiego samego procesu jak opisano w przykładzie 3 z wyjątkiem wielkości ocenianego grysu. Zamiast grysu 50T oddzielano i oceniano frakcję wymiarową 36T. Uzyskano następujące wyniki:

182 876

Ziama/100

Z UD >= 2^,0 27 19

Względna w %

142

100

3ć cięcia gramów/20 minut 259 149

Próbka

Przykład 5 PORÓWN. 5

Zatem pomimo, że względna liczba dłuższych ziaren grysu wynosi tylko 142% liczby ziaren uzyskanych w wyniku konwencjonalnego kruszenia za pomocą walców, nadal widać dodatni wpływ na parametry ścierania.

P r z y k ł a d 6

W przykładzie tym przedstawiono zmianę wymiarów i wagi siedmiu materiałów rozdrobnionych do tego samego standardowego wymiaru 45/50. Trzy z nich były różnymi próbkami szczepionego materiału korundowego w postaci zolu-żelu, każda rozdrobniona wybuchowo w sposób zastrzeżony w wynalazku. Spośród pozostałych trzy były wykonane techniką kruszenia za pomocą walców szczepionych materiałów korundowych w postaci zolu-żelu, podobnie jak te, z których wykonano grys rozdrobniony według wynalazku. Gotowa próbka była komercjalnym korundowym ziarnem ściernym firmy 3M Corporation pod nazwą firmową 321 Cubitron. Należy rozumieć, że ziarna te wytwarza się z nieszczepionego korundu w postaci zolu-żelu w procesie, w którym modyfikuje się korund niewielkimi ilościami tlenków itru i metalu ziem rzadkich. Uważa się, że grys ten wytwarza się w procesie kruszenia mechanicznego. Mają one strukturę krystaliczną złożoną z kryształów korundu o średnicy od około 1 do 7 mikrometrów mierzoną techniką średnich siecznych.

Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy 3 poniżej:

Tabela 3

Próbka	Średnia długość mikrometry	Średnia szerokość mikrometry	Średnia wysokość mikrometry	Średnia objętość mikrometry sześcienne
INV-1	754	400	179	3,95
INV-2	872	399	269	3,90
INV-3	673	424	254	3,19
ROLL-1	597	450	299	2,22
ROLL-2	615	414	282	2,92
ROLL-3	601	450	226	2,87
321	649	396	231	2,27

Zastosowano techniki pomiarowe opisane w przykładzie 3 powyżej z tym wyjątkiem, że pomiar wysokości przeprowadzano za pomocą techniki interferometrycznej w świetle białym. Z danych tych wynika, że pomimo iż wymiary określające wielkość (szerokość) różniły się w zależności od próbki tylko o około 54 mikrometry, ze względu na wspólny wymiar grysu dla wszystkich próbek (45/50), oraz zarówno średnie wysokości jak i szerokości zachodzą na siebie zakresami, średnie długości, a w konsekwencji średnie wagi wyraźnie różnią się zakresami, przy czym grys pokruszony według wynalazku jest dłuższy i cięższy niż znany dotychczas grys pokruszony walcami.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wybuchowego rozdrabniania mieszanki zawierającej wysuszony ale nie wypalony korund w postaci zolu-żelu, przy czym w skład mieszanki wchodzi substancja przechodząca w stan lotny w ilości stanowiącej co najmniej 5% wagowych, znamienny tym, że doprowadza się cząstki mieszanki bezpośrednio do strefy gorącej, w której utrzymuje się temperaturę od około 400°C do 1600°C, i utrzymuje się czas przebywania mieszanki w strefie gorącej od około 1 sekundy do około 30 minut i powodując wybuchowe rozszerzenie lotnych składników wysuszonego żelu wytwarza się wybuchowo rozdrobnione cząstki korundu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadzona do strefy gorącej mieszanka, zawierającą wysuszony korund w postaci zolu-żelu zawiera od około 5 do około 60% wagowych materiału przechodzącego w stan lotny.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się temperaturę i czas przebywania mieszanki w strefie gorącej wystarczające do przemiany korundu w postaci zolu-żelu w fazę alfa i spieczenia do gęstości wynoszącej co najmniej 95% gęstości teoretycznej.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdrobniony wybuchowo materiał poddaje się kruszeniu regulując wymiary cząstek i następnie spieka się przekształcając korund w fazę alfa o gęstości wynoszącej w zasadzie 95% gęstości teoretycznej.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że rozdrobniony wybuchowo materiał, przed poddaniem go spiekaniu, obrabia się roztworem rozpuszczonej soli metalu wybranego z grupy, w której skład wchodzą metale ziem rzadkich, metale przejściowe, rubid, cez, itr oraz kombinacje soli tych metali.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się strefę gorącą usytuowaną w piecu obrotowym i utrzymywana w temperaturze od około 600°C do około 1500°C.
7. Grys ścierny korundowy, który ma gęstość wynoszącą co najmniej 95% gęstości teoretycznej i którego ziarna nie są symetryczne względem ich wymiaru podłużnego, znamienny tym, że w stanie, w jakim został wytworzony i w zakresie jego dowolnej frakcji wymiarowej, zawiera więcej niż 25% grysu o wydłużeniu co najmniej 2:1.
8. Grys ścierny według zastrz. 7, znamienny tym, że ma zawartość grysu o wydłużeniu powyżej 2:1 wynoszącą powyżej 30%.
9. Grys ścierny według zastrz. 7, znamienny tym, że zawiera spieczone kryształki korundu o wymiarach od około 0,01 do około 10 mikrometrów.
10. Grys ścierny według zastrz. 9, znamienny tym, że kryształki korundu mają wymiary submikroskopowe.
11. Grys ścierny według zastrz. 7, znamienny tym, że zawiera spieczony korund modyfikowany przez wprowadzenie w ilości do 10% jednego lub więcej tlenków wybranych z grupy, w której skład wchodzą tlenki magnezu, cyrkonu, metali ziem rzadkich, metali przejściowych, rubidu, cezu i itru.

Wynalazek dotyczy sposobu wybuchowego rozdrabniania mieszanki zawierającej wysuszony ale nie wypalony korund w postaci zolu-żelu i grysu ściernego korundowego.

Chodzi tu o korundowe materiały ścierne w postaci zolu-żelu, cechujące się ulepszonymi parametrami ściernymi.