RU2079468C1 - Способ получения керамических сфероидов - Google Patents
Способ получения керамических сфероидов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079468C1 RU2079468C1 RU94022315A RU94022315A RU2079468C1 RU 2079468 C1 RU2079468 C1 RU 2079468C1 RU 94022315 A RU94022315 A RU 94022315A RU 94022315 A RU94022315 A RU 94022315A RU 2079468 C1 RU2079468 C1 RU 2079468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- spheroids
- speed
- rate
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к области керамической технологии и сфероиды, полученные по заявляемому способу, могут быть использованы в энергетике, пожаротушении, химической и пищевой промышленности. Сущность изобретения: предлагается способ получения керамических сфероидов размером 0,2 - 2,5 мм, который включает диспергирование шликера, содержащего порошок керамического материала и термопластичную органическую связку в формующей жидкости с вертикальным градиентом температуры 0,16 - 0,44oC/мм. В зависимости от плотности шликера, обусловленной количеством связки и плотностью порошка, формующая жидкость представляет собой смесь на основе глицерина, содержащую либо 1 - 50 мас.% воды, либо 1 - 50 мас.% этилового спирта, либо 1 - 50 мас. % поливинилового спирта, либо 1 - 20 мас.% низкомолекулярных углеводов, таких как, например, глюкоза или сахар. Удаление органической связки из полученных гранул осуществляют посредством нагрева на воздухе смеси, содержащей до 50 об.% гранул и порошкообразный сорбент, сначала до 110oC со скоростью 40 - 50oC/ч и последующей выдержкой при температуре в течение 2 - 4 ч, затем нагревают до 300oC со скоростью 18 - 25oC/ч и выдерживают в течение 3 - 6 ч, далее нагревают до 400oC со скоростью 40 - 50oC/ч и выдерживают в течение 2 - 3 ч, далее нагревают до 500oC со скоростью 45 - 52oC/ч, а с 500oC до максимальной температуры 1000 - 1200oC нагревают со скоростью 180 - 200oC/ч и делают выдержку при этой температуре в течение 1,5 - 2,0 ч, далее проводят охлаждение со скоростью 95 - 110oC/ч. Способ позволяет получать беспористые сфероиды, сфероиды с открытой пористостью 1 - 50%, а также сфероиды с внутренней полостью, сообщающейся через каналы с внешней средой. 5 з.п.ф-лы.
Description
Настоящее изобретение относится к области керамической технологии, а именно к получению из тугоплавких оксидов сфероидов с заданной открытой и закрытой пористостью, а также прочностью. Такие керамические сфероиды из высокоогнеупорных оксидов различных размеров используют как фильтрующие элементы с хорошей гидродинамикой, а также надежной стерилизацией обжигом в пищевой промышленности (фильтрация молока); в качестве основы для нанесения пленок сорбентов и катализаторов при их эксплуатации в агрессивных жидких и газовых средах, а также при высокой температуре в химической промышленности. В технике требуются керамические сфероиды с различными физическими свойствами: высокоплотные, прочные, пористые, пустотелые, с большой удельной поверхностью.
Известен способ получения сферических керамических тел размерами более 5 мм из оксида бериллия, заключающийся в образовании шаровидных капель из расплавленного термопластичного шликера под действием поверхностного натяжения в формующей жидкости, представляющей суспензию порошка оксида алюминия в водной среде с pH 3 [1] Недостатком этого способа является невозможность получения сфероидов с размерами до 0,5 мм из-за трудности разделения порошка оксида алюминия из суспензии и отформованных сфер оксида бериллия.
Наиболее близким по существу к заявляемому техническому решению, принятому авторами за прототип, является способ получения керамических сфероидов путем формования капель расплавленного термопластичного шликера, состоящего из порошка тугоплавкого оксида и парафина с добавками олеиновой кислоты и воска, образования из капель сферических гранул за счет поверхностного натяжения и оседания их в глицерине, имеющем вертикальное зольное распределение температуры от 70 80oC до 20oC. Далее гранулы обжигали в засыпке для удаления связки при температуре 1000 1200oC [2] Недостатком указанного способа является низкий выход кондиционных по геометрии и пористости сфероидов из оксидов с различной плотностью.
Авторы решали технологическую задачу получения из порошка керамических материалов с различной плотностью (2 15 г/см3) беспористых сфероидов, с высокими выходом кондиционных по шаровой форме и требуемым размерам (в интервале размеров 0,2 2,5 мм), при малых энергетических затратах.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что расплавленный термопластичный шликер диспергируют в формующей жидкости, представляющей собой различные смеси на основе глицерина, а вертикальный градиент температуры используемой формующей жидкости поддерживают в интервале 0,16 0,44oC/мм.
Для получения керамических сфероидов из порошков материалов с плотностью в интервале 2 4 г/см3, а также для получения высокопористых и/или пустотелых сфероидов смесь на основе глицерина содержит 1 50 мас. воды или этилового спирта. Для получения керамических сфероидов из материалов с плотностью 4 15 г/см3 смесь на основе глицерина содержит 1 50 мас. поливинилового спирта или 1 20 мас. низкомолекулярных углеводов, например таких, как глюкоза или сахар.
Удаление органической связки осуществляют в засыпке из порошка сорбента, содержащей до 50 об. сфероидов, а нагрев до температуры 110oC проводят со скоростью 40 50oC/час и выдерживают при этой температуре 300oC со скоростью 18 25oC/час и выдерживают в течение 3 6 ч, далее нагревают до 400oC со скоростью 40 50oC/ч и выдерживают в течение 2 3 ч, далее нагревают до 500oC со скоростью 45 52oC/ч, а с 500oC до максимальной температуры 1000 1200oC нагревают со скоростью 180 - 200oC/ч и делают выдержку при этой температуре в течение 1,5 2 ч, далее проводят охлаждение со скоростью 95 110oC/ч.
Пример 1.
Выход кондиционных сфероидов из порошка кордиерита с размерами 1,6 2,5 мм при формовании их в глицерине с добавкой 20 мас. воды при вертикальном градиенте температуры 0,44oC/мм составляет 97%
Пример 2.
Пример 2.
Выход кондиционных сфероидов из порошка оксида бериллия с размерами 0,2
0,4 мм при формовании их в глицерине с добавкой 48 мас. этилового спирта при вертикальном градиенте температуры 0,33oC/мм составляет 95%
Пример 3.
0,4 мм при формовании их в глицерине с добавкой 48 мас. этилового спирта при вертикальном градиенте температуры 0,33oC/мм составляет 95%
Пример 3.
Выход кондиционных сфероидов из порошка диоксида циркония с размерами 0,5 0,7 мм при формовании их в глицерине с добавкой 25 мас. поливинилового спирта при градиенте температуры 0,2oC/мм составляет 92%
Пример 4.
Пример 4.
Выход кондиционных сфероидов из порошка диоксида урана с размерами 0,8 - 1 мм в глицерине с добавкой 20 мас. глюкозы при градиенте температуры 0,16oC/мм составляет 90%
Заявляемый способ авторами реализовывался в цилиндрическом объеме с диаметром 250 мм и высотой 600 мм. Максимальный выход кондиционных сфероидов составил 1,5 кг в час.
Заявляемый способ авторами реализовывался в цилиндрическом объеме с диаметром 250 мм и высотой 600 мм. Максимальный выход кондиционных сфероидов составил 1,5 кг в час.
Авторы также решали технологическую задачу получения сфероидов с открытой пористостью 1 50% а также сфероидов с полостью внутри, которая сообщается каналами с внешней средой, выдерживающих нагрузку на сфероид не менее 50 н, при высоком проценте выхода кондиционных сфероидов.
После удаления органической связки для получения сфероидов с требуемой прочностью, например, со средней прочностью на растяжение 180 МПа, или для получения необходимой пористости производят окончательное спекание сфероидов при температуре, необходимой для получения требуемых свойств сфероидов и соответствующей материалу сфероидов.
Пример 5.
Для удаления органической связки по одному и тому же режиму из отформованных сфероидов размерами 0,2 0,4 мм из оксида алюминия готовили смеси, состоящие из 50, 60, 65% (по объему) отформованных сфероидов, остальное порошкообразный сорбент (порошок прокаленного при 1200oC глинозема). Выход кондиционных сфероидов составил, соответственно, 100, 40 и 10%
Пример 6.
Пример 6.
Для получения сфероидов с размером 2 мм из оксида алюминия с полостью внутри, которая сообщается каналом с внешним пространством, шликер состоял из 90 мас. органической связки, остальное порошок оксида алюминия. Удаление органической связки из отформованных сфероидов проводили по режиму: нагрев до 110oC со скоростью 40oC/ч, выдержка при 110oC в течение 4 ч, далее нагрев до 300oC со скоростью 20oC/ч, выдержка при 300oC в течение 6 ч, далее нагрев до 400oC со скоростью 40oC/ч, выдержка при 400oC в течение 3 ч, далее нагрев до 500oC со скоростью 45oC/ч, далее нагрев с 500oC до 1200oC со скоростью 180oC/ч, выдержка при 1200oC в течение 2 ч, далее охлаждение со скоростью 95oC/ч. Выход кондиционных сфероидов составил 70%
Пример 7.
Пример 7.
Для получения сфероидов с размерами 1,2 1,6 мм из кордиерита с открытой пористоcтью 30% удаление органической связки из отформованных сфероидов проводили по режиму: нагрев до 110oC со скоростью 50oC/ч, выдержка при 110oC в течение 2 ч, далее нагрев до 300oC со скоростью 25oC/ч, выдержка при 300oC в течение 3 ч, далее нагрев до 400oC со скоростью 50oC/ч, выдержка при 400oC в течение 2 ч, далее нагрев до 500oC со скоростью 50oC/ч, далее нагрев с 500 до 1200oC со скоростью 200oC/ч, выдержка при 1200oC в течение 1,5 ч, далее охлаждение со скоростью 110oC/ч. Выход кондиционных сфероидов составил 98% среднее разрушающее сфероид усилие составляет 300 н, удельная поверхность сфероидов составляет 0,1 м2/г.
Заявляемая технология позволяет реализовать проекты по улучшению качества в пищевой промышленности (фильтрация молока, соков, вин с легкой стерилизацией сфероидов прокаливанием на воздухе), по получению высокоогнеупорных носителей катализаторов и сорбентов в химической промышленности, средство эффективного пожаротушения радиоактивных объектов, а также щелочных металлов с последующей регенерации использованных сфероидов.
Claims (6)
1. Способ получения керамических сфероидов, включающий диспергирование расплавленного термопластичного шликера, содержащего минеральную основу в виде порошка керамического материала в смеси с термопластичной органической связкой, в формующей органической жидкости с вертикальным градиентом температуры, осаждение и затвердевание капель шликера и последующую термообработку полученных гранул, которая включает удаление органической связки из гранул в засыпке из порошка сорбента, например тугоплавкого оксида, путем нагрева в воздушной среде, выдержки при максимальной температуре 1000 - 1200oС и охлаждения, отличающийся тем, что в качестве формующей жидкости используют смеси на основе глицерина, а градиент температуры поддерживают в интервале 0,16 0,44 град./мм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формующая жидкость содержит 1 - 50 мас. этилового спирта, остальное глицерин.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формующая жидкость содержит 1 - 50 мас. воды, остальное глицерин.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формующая жидкость содержит 1 - 50 мас. поливинилового спирта, остальное глицерин.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формующая жидкость содержит 1 - 20 мас. низкомолекулярных углеводов, например глюкозу или сахар, остальное - глицерин.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удаление органической связки осуществляют в засыпке из порошка сорбента, содержащей до 50 об. полученных гранул, а нагрев до 110oС производят со скоростью 40 50 град./ч с последующей выдержкой при этой температуре в течение 2 4 ч, затем производят нагрев до 300oС со скоростью 18 25 град./ч и выдержкой в течение 3 6 ч, далее производят нагрев до 400oС со скоростью 40 50 град./ч и выдержкой в течение 2 3 ч, далее производят нагрев до 500oС со скоростью 45 52 град./ч, а с 500oС до максимальной температуры нагрев производят со скоростью 180 200 град. /ч и делают выдержку при этой температуре в течение 1,5 2 ч, далее проводят охлаждение со скоростью 95 110 град./ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022315A RU2079468C1 (ru) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Способ получения керамических сфероидов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022315A RU2079468C1 (ru) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Способ получения керамических сфероидов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94022315A RU94022315A (ru) | 1996-01-20 |
RU2079468C1 true RU2079468C1 (ru) | 1997-05-20 |
Family
ID=20157155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94022315A RU2079468C1 (ru) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Способ получения керамических сфероидов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079468C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465938C1 (ru) * | 2011-11-25 | 2012-11-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Огнетушащий порошок и способ его получения |
RU2609489C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-02 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Керамическая масса для производства кирпича |
CN109761624A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 娄底市安地亚斯电子陶瓷有限公司 | 一种陶瓷造粒方法及其应用 |
-
1994
- 1994-06-23 RU RU94022315A patent/RU2079468C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 453384, кл. C 04 B 35/08, 1974. 2. Киндинова Б.Н. и др. Получение сферических гранул из термопластичных шликеров. Огнеупоры. - 1980, N 12, с. 42 - 45. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465938C1 (ru) * | 2011-11-25 | 2012-11-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Огнетушащий порошок и способ его получения |
RU2609489C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-02 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Керамическая масса для производства кирпича |
CN109761624A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 娄底市安地亚斯电子陶瓷有限公司 | 一种陶瓷造粒方法及其应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5171720A (en) | Porous ceramic sinter and process for producing same | |
US4877670A (en) | Cordierite honeycomb structural body and method of producing the same | |
US5851649A (en) | Inorganic porous sintered body and filter | |
US5525557A (en) | High density green bodies | |
US20060016598A1 (en) | Lightweight proppant and method of making same | |
EP0314290A2 (en) | Porous inorganic materials | |
JPH01264978A (ja) | 多孔質無機材料 | |
CN108178656B (zh) | 一种高孔隙率多孔陶瓷微球及其制备方法 | |
CN109095948B (zh) | 一种利用中空微球制备具有连通孔壁泡沫陶瓷的方法 | |
EP0479553B1 (en) | Production of porous ceramics | |
CN111995422B (zh) | 一种蜂窝状陶瓷材料的制备方法 | |
Mao | Processing of ceramic foams | |
JP2018140905A (ja) | セラミックス多孔体の製造方法及びセラミックス多孔体 | |
Hauf et al. | Structure of capillary suspensions and their versatile applications in the creation of smart materials | |
RU2079468C1 (ru) | Способ получения керамических сфероидов | |
US3960772A (en) | Agglomerated alumina-based spherical grains | |
Nair et al. | Influence of Peptization and Ethanol Washing on the Pore‐Structure Evolution of Sol‐Gel‐Derived Alumina Catalyst Supports | |
CN105948800A (zh) | 一种轻质多孔磷酸锆—磷酸铝陶瓷球的制备方法 | |
JPH02167868A (ja) | 多孔質セラミックス及びその製造用乾燥体並びにそれらの製造方法 | |
KR100262141B1 (ko) | 소형세라믹비드의제조방법 | |
JP2651170B2 (ja) | セラミツクス多孔体 | |
Kamyshnaya et al. | Study of preparation of prescribed pore configuration in zirconium dioxide ceramic due to carbamide directional solidification | |
Nair et al. | Effect of Post‐Precipitation Treatment on the Pore‐Structure Stability of Sol‐Gel‐Derived Lanthanum Zirconate | |
JPH0597537A (ja) | セラミツクス多孔体の製造方法 | |
Kamitani et al. | Fabrication of highly porous alumina-based ceramics with connected spaces by employing PMMA microspheres as a template |