RU2101259C1 - Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью - Google Patents

Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью Download PDF

Info

Publication number
RU2101259C1
RU2101259C1 RU96118080A RU96118080A RU2101259C1 RU 2101259 C1 RU2101259 C1 RU 2101259C1 RU 96118080 A RU96118080 A RU 96118080A RU 96118080 A RU96118080 A RU 96118080A RU 2101259 C1 RU2101259 C1 RU 2101259C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
heat resistance
ceramic material
porcelain
high heat
Prior art date
Application number
RU96118080A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96118080A (ru
Inventor
В.Н. Анциферов
А.М. Макаров
С.Е. Порозова
Original Assignee
Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством filed Critical Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством
Priority to RU96118080A priority Critical patent/RU2101259C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2101259C1 publication Critical patent/RU2101259C1/ru
Publication of RU96118080A publication Critical patent/RU96118080A/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к изготовлению пористых керамических изделий и может быть использовано при получении фильтров и носителей катализаторов в металлургии, химической промышленности и машиностроении. Сущность изобретения: Состав включает следующие компоненты, мас.%: тальк обожженный 16-20; глинозем 9-12; глинистый компонент (глина+каолин) 34-38; кварцевый песок 17-19; полевой шпат 11-13; бой фарфоровых изделий 4-5. Предлагаемый состав позволяет изготовить образцы, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками за счет хорошей термостойкости и повышенной коррозионной стойкости. 1 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к изготовлению пористых керамических изделий и может быть использовано при получении фильтров и носителей катализаторов в металлургии, химической промышленности и машиностроении.
Высокопористые керамические материалы, используемые в фильтрации и катализе, наиболее часто получают методами дублирования полимерной матрицы или экструзии. Эти материалы характеризуются такими ценными характеристиками, как легкость, удовлетворительная прочность, высокая проницаемость для жидкостей и газов. В процессе эксплуатации фильтры и носители катализаторов подвергаются воздействиям различных температур, поэтому тонкие стенки перемычек или сот должны обладать достаточной термостойкостью. Кроме того, значительная поверхность контакта с атмосферой активизирует не только процессы фазообразования при спекании, но также и процессы деструкции в агрессивных средах.
Наиболее дешевым и доступным сырьем для керамических материалов являются природные алюмосиликаты и силикаты, издавна используемые в производстве фаянса и фарфора. Так, в состав электротехнического фарфора входят 40-50% глинистого вещества в виде глины и каолина, 22-40% кварцевого песка и 20-28% полевого шпата, пегматита или нефелинового сиенита [1]
К числу недостатков обычного фарфора следует отнести высокий термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) до 6•10-6 oC-1 в интервале 20-700oC и низкую щелочестойкость [2]
ТКЛР материала может быть существенно снижен введением добавок материалов с низким ТКЛР. При этом добавки могут быть введены как в виде предварительно синтезированных соединений, так и в виде сырой смеси. Последний вариант предпочтительнее, т. к. позволяет избежать дополнительных операций подготовки шихтовых материалов, синтеза и размола термостойкой добавки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является состав для изготовления термостойкого фарфора, содержащий 5-20% петалита, 25-33% глинистого компонента, 15-25% кварцевого песка, 20-25% щелочесодержащего компонента (полевого шпата, пегматита), 2-6% талька, доломита или известняка, 5-13% фарфорового боя и 1-5% поливинилового спирта. Состав предназначен для получения термостойких пористых изделий с высокой механической прочностью [3]
Недостатком предложенного состава является низкая даже по сравнению с обычным электрофарфоровым составом коррозионная стойкость.
Предлагаемый состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала содержит добавки талька и глинозема, которые при спекании материала образуют вместе с такими компонентами основной шихты как каолин и кварцевый песок кордиерит, являющийся одним из наиболее термостойких материалов.
Исследователи во всем мире много занимаются разработкой составов кордиеритовой керамики, а также ликвидацией таких ее недостатков, как узкий интервал спекания и небольшая прочность. Интерес к керамике из кордиерита объясняется тем, что она в 6-7 раз превосходит по коррозионной стойкости литиевую керамику (Тонкая техническая керамика /Под ред. Х.Янагида/ Япония, 1982: Пер. с япон. М. Металлургия, 1986, с.279) и может быть получена из относительно дешевых сырьевых материалов по одностадийной технологии без предварительного синтеза (Пат. РФ 2036883, кл. C 04 B 35/18). Состав для изготовления кордиеритовой керамики (В.Н.Анциферов, Г.Д.Марченко, С.В.Порозова; РИТЦ ПМ, опублик. 09.06.95, БИ N 16).
В работах отечественных и зарубежных авторов описаны многочисленные способы получения и составы шихты:
Дегтярева Э.В. Кайнарский И.С. Магнезиальносиликатные и шпинельные огнеупоры. М. Металлургия, 1977. с. 168;
Аветиков В.Г. Зинько Э.И. Магнезиальная электротехническая керамика. М. Энергия, 1973. с.184;
Патент США N 4980323, кл. C 04 B 35/18, опублик. 25.12.90.
Отмечено, что существенное влияние на свойства кордиеритовой керамики оказывают примеси (Синтез кордиерита из природных материалов в присутствии Al2O3-содержащих компонентов / Л.Д.Зобина, Г.Д.Семченко, Р.А.Тарнопольская и др. // Огнеупоры. 1987 N 2, с. 24-27), условия термообработки, предварительная подготовка порошка перед спеканием (Механическая активация при синтезе кордиерита / Е.Т.Девяткина, Е.Г.Аввакумов, Н.В.Косова и др. // Изв. АН РФ. Неорганические материалы. 1994, т.30, N 2, с.237-240.), минералогический состав сырья (Анциферов В.Н. Евстюнин А.В. Порозова С.Е. Каолины Просяновского и Кыштымского месторождений как сырье для синтеза кордиерита // Огнеупоры, 1995, N 7, с.27-29) и т.д.
Вместе с тем, необходимость столь точного соблюдения оксидного состава и других ограничений не всегда оправданна. Во многих случаях чистый кордиерит может быть с успехом заменен на менее капризные смеси с фарфором, которые, уступая кордиериту, все же имеют достаточно высокую термо- и коррозионную стойкость.
Заявляемый состав позволяет изготовить образцы, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками за счет хорошей термостойкости и повышенной коррозионной стойкости.
Предлагаемый состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью, включающий глинистый компонент, кварцевый песок, полевой шпат и бой фарфоровых изделий, отличается тем, что в состав введены тальк и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.
Тальк (обожжен.) 16-20
Глинозем 9-12
Глинистый компонент (глина+каолин) 34-38
Кварцевый песок 17-19
Полевой шпат 11-13
Бой фарфоровых изделий 4-5
Предлагаемый состав содержит тальк, глинозем и каолин, из которых в процессе спекания формируется кордиерит. Остальные компоненты образуют стандартные для фарфора фазы: муллит, α-кварц и стеклофазу. Наличие кордиерита обеспечивает повышение термической и коррозионной стойкости получаемого материала. Выявлено, что высокое содержание кордиерита не позволяет при температурах спекания обычного электротехнического фарфора получить высокопористый проницаемый материал с удовлетворительной прочностью. При низком же содержании кордиерита термостойкость материала увеличивается незначительно.
На чертеже показано влияние содержания талька в исходной шихте на прочность при сжатии высокопористых образцов, изготовленных из предлагаемого состава (кажущаяся плотность 0,35-0,40 г/см3, диаметр ячейки 2,0-2,5 мм).
Тальк и глинозем необходимо брать в стехиометрических соотношениях. При этом тальк для лучшего соблюдения точности состава предварительно прокален. Предложенное соотношение компонентов является оптимальным, т.к. при введении большего количества талька и соответственно глинозема наблюдается резкое снижение прочности материала (фиг. 1). При уменьшении количества талька и глинозема прочность материала также более низкая. Содержание остальных компонентов шихты варьируется в зависимости от количества талька и глинозема. В идеальном случае в материале может образоваться 40-50% кордиерита.
Предложенное техническое решение может быть проиллюстрировано следующими примерами конкретного выполнения.
Отдельные компоненты тщательно размалывали до среднего диаметра частиц 1-5 мкм и перемешивали в соотношениях, приведенных в табл.1.
Подготовленную шихту использовали в качестве дисперсной фазы в шликере, дисперсионной средой которого являлся 3-5%-ный водный раствор поливинилового спирта. Заготовки пенополиуретана размером 30х30х30 мм с диаметром ячейки 2,0-2,5 мм пропитывали шликером, высушивали и обжигали при 1320-1400oC для удаления органической пены и упрочнения сетчато-ячеистого каркаса.
Полученные образцы плотностью 0,35-0,40 г/см3 испытывали на прочность при сжатии на разрывной машине 2054-Р. Коррозионную стойкость определяли по потере массы образцов после выдержки в течение 5 сут. в растворах агрессивных реагентов.
Термостойкость определяли по потере прочности при термоциклировании по режиму 900oС воздух 900oС (10 циклов).
Для определения ТКЛР были спрессованы и спечены компактные образцы размером 5х5х50 мм. ТКЛР измеряли на кварцевом дилатометре по ГОСТ 10978-83.
Фазовый состав керамики изучали на дифрактометре ДРОН-3М в кобальтовом излучении с применением b-фильтра. При расшифровке дифрактограмм использовали рентгенометрический определитель минералов и картотеку ASTM.
В табл. 2 приведены данные по коррозионной стойкости высокопористых проницаемых керамических материалов.
Высокопористые проницаемые материалы из предлагаемого состава показали отличную устойчивость к воздействию кислот и щелочей. Большая коррозионная стойкость, чем у самого кордиерита, по-видимому, может быть объясняется меньшей пористостью перемычек материала вследствие наличия стеклофазы, способной "залечивать" дефекты.
Потери прочности при термоциклировании у кордиерита (состав 9), состава-прототипа и предлагаемого состава 0-5% в то время как потери прочности у высокопористых образцов из обычного электротехнического фарфора (состав 8) 30%
В табл.3 приведены данные по качественному фазовому составу и термическому коэффициенту линейного расширения материалов.
Таким образом, предлагаемый состав позволяет получить материал, обладающий наряду с хорошей термостойкостью и высокой стойкостью в растворах агрессивных реагентов.
Предлагаемый состав может быть использован для получения высокопористых изделий с хорошей прочностью и термостойкостью и отличной коррозионной стойкостью, которые используют в качестве фильтров и носителей катализаторов, работающих в условиях агрессивных сред и перепада температур. Изделия могут быть сформованы любым из методов получения высокопористых материалов. Из предлагаемого состава могут быть получены также компактные материалы.
Применение относительно дешевого и доступного природного сырья позволяет снизить производственные затраты.

Claims (1)

  1. Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью, включающий глинистый компонент, кварцевый песок, полевой шпат, тальк, бой фарфоровых изделий, отличающийся тем, что состав содержит тальк предварительно обожженный и дополнительно глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.
    Тальк 16 20
    Глинозем 9 12
    Глинистый компонент 34 38
    Кварцевый песок 17 19
    Полевой шпат 11 13
    Бой фарфоровых изделий 4 5е
RU96118080A 1996-09-11 1996-09-11 Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью RU2101259C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96118080A RU2101259C1 (ru) 1996-09-11 1996-09-11 Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96118080A RU2101259C1 (ru) 1996-09-11 1996-09-11 Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2101259C1 true RU2101259C1 (ru) 1998-01-10
RU96118080A RU96118080A (ru) 1998-01-27

Family

ID=20185324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96118080A RU2101259C1 (ru) 1996-09-11 1996-09-11 Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2101259C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002090290A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-14 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Halogen-resistant media
CN100432006C (zh) * 2005-04-29 2008-11-12 宜昌长江陶瓷有限责任公司 利用石英废砂生产卫生陶瓷的方法
RU2444496C1 (ru) * 2010-10-13 2012-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления изразцов
RU2514064C1 (ru) * 2013-02-19 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки
PT106957A (pt) * 2013-05-23 2014-11-24 Univ Aveiro Pasta cerâmica com incorporação de resíduo de casca de ovo
RU2602547C2 (ru) * 2015-03-10 2016-11-20 Геннадий Леонидович Багич Способ изготовления термостойкого картриджа.
RU2700386C1 (ru) * 2018-12-19 2019-09-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерныйцентр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ получения проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью
CN115700235A (zh) * 2022-11-24 2023-02-07 中国地质大学（北京） 一种用废电瓷和废堇青石质棚板制备耐火泥的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Августиник А.И.-Л.: Керамика, Стройиздат, 1975, с. 592. 2. Бабич В.Ф. и др. Химическое оборудование из керамики.-М.: Машиностроение, 1987, с. 224. 3. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002090290A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-14 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Halogen-resistant media
US6605557B2 (en) 2001-05-04 2003-08-12 Saint-Gobain Norpro Corporation Halogen-resistant media
GB2393956A (en) * 2001-05-04 2004-04-14 Saint Gobain Ceramics Halogen-resistant media
US6774075B2 (en) 2001-05-04 2004-08-10 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Halogen-resistant media
GB2393956B (en) * 2001-05-04 2005-05-25 Saint Gobain Ceramics Halogen-resistant media
CN100432006C (zh) * 2005-04-29 2008-11-12 宜昌长江陶瓷有限责任公司 利用石英废砂生产卫生陶瓷的方法
RU2444496C1 (ru) * 2010-10-13 2012-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления изразцов
RU2514064C1 (ru) * 2013-02-19 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки
PT106957A (pt) * 2013-05-23 2014-11-24 Univ Aveiro Pasta cerâmica com incorporação de resíduo de casca de ovo
RU2602547C2 (ru) * 2015-03-10 2016-11-20 Геннадий Леонидович Багич Способ изготовления термостойкого картриджа.
RU2700386C1 (ru) * 2018-12-19 2019-09-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерныйцентр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ получения проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью
CN115700235A (zh) * 2022-11-24 2023-02-07 中国地质大学（北京） 一种用废电瓷和废堇青石质棚板制备耐火泥的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0186008B1 (ko) 알루미늄 티타네이트를 기본으로 하는 소결된 세라믹 재료, 이의 제조방법 및 용도
US3108888A (en) Colloidal, anisodiametric transition aluminas and processes for making them
Mori et al. Preparation of high‐purity ZrSiO4 powder using sol–gel processing and mechanical properties of the sintered body
CA1294292C (en) Strengthened cordierite having minor amounts of calcia
Hirata et al. Characterization and Sintering Behavior of Alkoxide‐Derived Aluminosilicate Powders
JP2002068854A (ja) アルミナ多孔体及びその製造方法
JPH04228471A (ja) アルミニウムチタネートに基づく焼結したセラミツク材料、それらの製造方法およびそれらの使用
RU2101259C1 (ru) Состав для изготовления пористого проницаемого керамического материала с высокой термостойкостью
US5106812A (en) Catalyst carrier for use in high-temperature combustion
KR980000577A (ko) 고표면적 및 다공성의 조절된 분포를 갖는 마이크로-메소 다공성 물질의 제조 방법
JPH0582343B2 (ru)
JPH013067A (ja) コージェライトハニカム構造体の製造方法
Anilkumar et al. Effect of precursor pH on the formation characteristics of sol-gel mullite
RU2085536C1 (ru) Состав для изготовления керамического материала с высокой коррозионной стойкостью
EP0458286A1 (en) Method for preparing a sintered body of light-transmitting cordierite
JPH0157073B2 (ru)
JP2823140B2 (ja) コーディエライト質多孔体の製造方法
RU2033987C1 (ru) Шихта для получения пористого керамического материала
KR20140094296A (ko) 다공성 점토 기반 세라믹 분리막 제조용 조성물, 이를 이용한 다공성 점토 기반 세라믹 분리막 제조방법, 이에 의해 제조된 다공성 점토 기반 세라믹 분리막, 및 이를 포함하는 기름에 오염된 수용액의 정화용 필터
JPH0952769A (ja) 窒化アルミニウム質固形体の製造方法
Senguttuvan et al. Sol-Gel Synthesis and Thermal Evaluation of Cordierite–Zirconia Composites (Ce–ZrO 2, Y–Ce–ZrO 2)
RU2494995C2 (ru) Шихта для получения кордиеритовой керамики
SU1353759A1 (ru) Шихта дл изготовлени керамического материала
RU2040510C1 (ru) Муллитохромитовый огнеупор
Morozova et al. Preparation and investigation of porous aluminosilicate ceramic materials