RU2358951C1 - Способ получения керамических изделий на основе волластонита - Google Patents
Способ получения керамических изделий на основе волластонита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2358951C1 RU2358951C1 RU2007135146/03A RU2007135146A RU2358951C1 RU 2358951 C1 RU2358951 C1 RU 2358951C1 RU 2007135146/03 A RU2007135146/03 A RU 2007135146/03A RU 2007135146 A RU2007135146 A RU 2007135146A RU 2358951 C1 RU2358951 C1 RU 2358951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slip
- wollastonite
- products
- kaolin
- clay
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к технологии производства футеровочных и конструкционных керамических элементов оснастки литейных агрегатов алюминиевой промышленности. Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности технологического цикла производства крупногабаритных и сложнопрофильных изделий на основе природного волластонита, расширение ассортимента волластонитовых изделий для алюминиевой промышленности, обладающих повышенной термостойкостью, химической устойчивостью к алюминиевым расплавам до температуры 1000°С и пониженной теплопроводностью. Предлагаемый способ включает приготовление водного шликера путем одновременного помола природного волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла и кальцинированной соды, при следующем соотношении компонентов шликера, мас.%: волластонит 75-80, каолин 12-15, глина 8-10, жидкое стекло и кальцинированная сода (вводимые в шликер в качестве стабилизаторов), 0,3 и 0,2 соответственно, при влажности шликера 29-30 мас.%, формование изделий шликерным литьем в пористые формы, сушку и обжиг. В шликер дополнительно вводят вермикулит вспученный с зерновым составом 0,6-2,5 мм в количестве 2,0-3,0% от массы шликера.
Description
Изобретение относится к технологии производства футеровочных и конструкционных керамических элементов оснастки литейных агрегатов алюминиевой промышленности, в которой в последнее время происходит активная замена асбестосодержащих огнеупорных материалов, обладающих канцерогенными свойствами, на более экологически чистые волластонитовые материалы, отличающиеся высокой химической инертностью к расплаву алюминия.
Известен способ изготовления формованных изделий из легкого гидратированного силиката кальция ксонотлитового типа [Патент Японии №JP 2757877, В2 3141172 А, опубл. 26.10.89 г.], сущность которого заключается в том, что исходный порошковый кремнеземистый материал смешивают с известняковым материалом при молярном соотношении CaO/SiO2, составляющим 0,7-1,1, добавляют порошок металлического алюминия, полученное тесто заливают в рамочную форму, вспенивают и выдерживают. Формованный продукт обрабатывают в автоклаве паром высокого давления при температуре 190-240°С до тех пор, пока количество образовавшегося ксонотлита не достигнет ~35% от общей массы композиции, затем обжигают при температуре 750°С. Полученное изделие обладает объемной плотностью 0,3-0,8 г/см3 и прочностью при сжатии ~20 МПа и может использоваться длительное время при температуре поверхности около 750°С.
Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса, потребность в сложном дорогостоящем оборудовании, каким являются автоклавы высокого давления, и проблематичность изготовления сложнопрофильных изделий.
Известна технология получения изделий для алюминиевой промышленности из концентрата природного волластонита с добавками каолина 25-30 мас.% и активатора спекания, включающая подготовку шихты, формование заготовки методом полусухого прессования с последующей сушкой, обжигом при температуре 950-1000°С и механической обработкой [Алексеев М.К. и др. Керамические материалы для металлургии. Наука-производству, 1999, №9, с.25-26]. Материал изделий имеет плотность 1,66-1,70 г/см3, прочность при статическом изгибе 15-20 МПа, химически устойчив к расплаву алюминия.
Основными недостатками описанного способа являются запыленность рабочих мест при подготовке формовочных масс и заполнении пресс-форм и невозможность получения сложнопрофильных габаритных изделий.
Известен способ получения листового теплоизоляционного материала на основе волластонита; описанный в патенте РФ №2132829, С04В 28/18, опубл. 10.07.99 г.
Способ включает:
- совместное сухое измельчение 6-12 мас.% негашеной извести и 24-38 мас.% кварцевого песка;
- увлажнение смеси после измельчения до влажности 40% с целью гашения извести;
- перемешивание 50-70 мас.% волластонита с водной суспензией алюминиевой пудры (~0,3 мас.%);
- перемешивание смеси гашеной извести, кварцевого песка, волластонита и алюминиевой пудры при увлажнении смеси до влажности 35-40%;
- формование листового материала виброспособом;
- запаривание влажного отформованного материала в автоклаве при давлении насыщенного пара 1,0-2,6 МПа и температуре 180-250°С в течение 12-24 ч;
- сушку при 250-350°С в течение 1,5-3,0 ч;
- обжиг при 850-900°С в течение 4-6 ч.
Данный способ позволяет получать листовой теплоизоляционный материал с плотностью 0,75-1,15 г/см3 и пределом прочности при сжатии 4-6 МПа. Материал может использоваться при контакте с алюминиевым сплавом при температуре до 1000°С.
Недостатками данного технического решения являются:
- необходимость использования сложного, дорогостоящего оборудования автоклавов высокого давления;
- невозможность изготовления сложнопрофильных изделий;
- низкая прочность материала;
- сложность подготовки исходного волластонита;
- образование значительных щелочных стоков и необходимость в дорогостоящей очистке этих стоков от щелочи.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения керамических изделий на основе волластонита [Патент РФ №2298537, С1 С04В 33/28, опубл. 10.05.2007 г.] (прототип), включающий:
- одновременный мокрый помол следующих компонентов в соотношении, мас.%: природный волластонит 70-80, каолин 10-20, глина 5-10 с добавлением воды в количестве 27-32% от массы сухих компонентов, жидкого стекла и кальцинированной соды в качестве стабилизаторов;
- формование изделий шликерным литьем в пористые формы;
- обжиг при 950-1000°С в течение 1 3 ч.
Недостатками данного технического решения являются:
- большая продолжительность процесса набора заготовки при формовании крупногабаритных и сложнопрофильных изделий;
- сложность изготовления толстостенных изделий (толщиной более 35 мм); недостаточная термостойкость и сравнительно высокая теплопроводность материала, ограничивающие его применение во многих узлах керамической оснастки литейных агрегатов.
Задачей изобретения является сокращение продолжительности технологического цикла производства крупногабаритных и сложнопрофильных изделий на основе природного волластонита, расширение ассортимента волластонитовых изделий для алюминиевой промышленности, обладающих повышенной термостойкостью и пониженной теплопроводностью с сохранением химической устойчивости к алюминиевым расплавам до температуры 1000°С.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения керамических изделий на основе волластонита, включающем приготовление водного шликера путем одновременного помола природного волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла и кальцинированной соды, формование изделий в пористые формы, сушку и обжиг, в шликер дополнительно вводят вермикулит вспученный с зерновым составом 0,6-2,5 мм в количестве 2,0-3,0% от массы шликера.
Преимуществами указанного способа являются:
- сокращение продолжительности набора заготовок при формовании изделий в 1,4-1,5 раза;
- возможность изготовления крупногабаритных и сложнопрофильных изделий толщиной 35-70 мм, что позволяет расширить ассортимент волластонитовых изделий для алюминиевой промышленности;
- возможность получения материала с пониженной теплопроводностью и повышенной термостойкостью с сохранением химической устойчивости к алюминиевым расплавам до температуры 1000°С, позволяющая расширить области применения волластонитовой керамики как теплоизоляционных футеровочных материалов.
Материал, описанный в прототипе, характеризуется высокой химической устойчивостью к алюминиевым расплавам до 1000°С. Вермикулит, вводимый в шликер по предлагаемому способу, также химически инертен к расплаву алюминия, и его используют в виде прессованных плит в качестве теплоизоляционного и огнеупорного материала, например, в алюминиевых электролизерах. Поэтому присутствие вермикулита в волластонитовой керамике не влияет на химическую устойчивость последней в алюминиевом расплаве.
Вермикулит вспученный представляет собой сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц с объемным весом менее 0,15 г/см3 и коэффициентом теплопроводности 0,048-0,06 Вт/м·К.
Важным технологическим параметром, лимитирующим технологию формования изделий способом водного шликерного литья в пористые формы, является время набора заготовки, которое тем больше, чем толще формуемая стенка. Кроме того, чем больше время формования и толще заготовка, тем труднее обеспечить ее равноплотность и отсутствие дефектов.
В предлагаемом способе вводимая в шликер пористая добавка - вспученный вермикулит выполняет роль поглотителя воды. Вермикулит, равномерно распределенный в шликере, залитом в гипсовую форму, впитывает в себя воду, что обеспечивает равномерное бездефектное уплотнение заготовки и сокращает время ее набора в 1,4-1,5 раза. По этой же причине становится возможным формование толстостенных изделий толщиной 35 70 мм.
Введение в формовочную массу вермикулита в количестве более 3,0 мас.% приводит к потере технологичности шликера увеличению его вязкости и, следовательно, ухудшению реологических свойств и литейной способности. Содержание в шликере добавки в количестве менее 2,0 мас.% не обеспечивает заданный технический эффект.
Гранулометрический состав вспученного вермикулита характеризуется широким диапазоном размеров частиц от 0,16 до 6,0 мм. В предлагаемом способе применяется торговая марка с фракцией зерен размером 0,6 2,5 мм. Частицы мельче 0,6 мм быстро впитывают воду еще на стадии приготовления формовочной массы, увеличивая ее вязкость и ухудшая литейные свойства. Использование зерен размером более 2,5 мм обусловливает появление в материале крупных включений, которые приводят к снижению прочности керамики.
Присутствие в керамике вермикулита, характеризующегося низким коэффициентом теплопроводности, обусловливает получение материала с более высокими теплоизоляционными свойствами (в сравнении с материалом прототипа). Кроме того, зерна вермикулита, равномерно распределенные в объеме материала, блокируют распространение микротрещин, которые возникают в режимах резких температурных перепадов в процессе эксплуатации изделий. Это обеспечивает повышение трещиностойкости и термостойкости материала (в сравнении с материалом прототипа).
Полученный по предлагаемому способу материал химически устойчив к расплавам алюминия до температуры 1000°С, имеет плотность 1,30-1,40 г/см3, прочность при статическом изгибе 8-20 МПа, высокую термостойкость (выдерживает до 25 теплосмен от 850 до 20°С на воздухе) и сравнительно низкий коэффициент теплопроводности 0,3-0,4 Вт/м·К.
Указанная совокупность признаков способа позволяет получать сложнопрофильные и крупногабаритные изделия на основе природного волластонита толщиной - до 70 мм с высокой однородностью свойств по объему материала (отличие плотности не превышает 3%) при продолжительности процесса формования заготовок в 1,4-1,5 раза меньше, чем в способе-прототипе.
Примеры осуществления способа.
Пример 1.
Природный волластонит 80 мас.%, каолин 12 мас.% и глину 8 мас.% измельчали в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 29% от массы компонентов. В качестве стабилизаторов использовали жидкое стекло 0,3% и кальцинированную соду 0,2% от массы твердой фазы шликера.
Готовый шликер имел:
- влажность 29 мас.%;
- тонину помола (остаток на сите 0063) 23%;
- условную вязкость 85 с;
- рН - 10,4.
К полученному шликеру добавляли 2,0% вермикулита от массы шликера с зерновым составом 0,6-2,5 мм и перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 6 минут. Через 5 минут после приготовления наполненного шликера формовали в гипсовой форме желоб алюмопровода V-образного профиля размером 220×250×610 мм с толщиной стенки 35 мм и дна 50 мм.
Время формования желоба - 19 часов (время формования аналогичного изделия по способу-прототипу 27 часов). Отформованное изделие сушили при 100-150°С в течение 5 ч и обжигали при 950°С в течение 2 ч.
Материал желоба имел плотность 1,40 г/см3, прочность при статическом изгибе 20 МПа; разноплотность материала по высоте изделия не превышала 2%; термостойкость желоба 22 цикла при перепаде температур от 850 до 20°С на воздухе (термостойкость материала-прототипа 12 циклов). Коэффициент теплопроводности материала 0,40 Вт/м·К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа 0,5-0,6 Вт/м·К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться до температуры 1000°С.
Пример 2.
Природный волластонит 75 мас.%, каолин 15 мас.% и глину 10 мас.% измельчали в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 30% от массы компонентов. В качестве стабилизаторов использовали жидкое стекло 0,3% и кальцинированную соду 0,2% от массы твердой фазы шликера.
Готовый шликер имел:
- влажность 30 мас.%:
- тонину помола (остаток на сите 0063) 20%;
- условную вязкость 70 с;
- рН - 11,0.
К полученному шликеру добавляли 3,0% вермикулита от массы шликера с зерновым составом 0,6-2,5 мм и перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 10 минут. Через 3 минуты после приготовления наполненного шликера формовали в гипсовой форме плиту для футеровки алюмопровода размером 350×550×70 мм.
Время формования плиты 24 часа (время формования аналогичного изделия по способу-прототипу 36 часов). Отформованное изделие сушили при 100-150°С в течение 7 ч и обжигали при 950°С в течение 3 ч.
Материал плиты имел плотность 1,30 г/см3, прочность при статическом изгибе 8 МПа; разноплотность материала не превышала 3%; термостойкость плиты 25 циклов при перепаде температур от 850 до 20°С на воздухе (термостойкость материала-прототипа - 12 циклов). Коэффициент теплопроводности материала 0,30 Вт/м·К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа 0,5-0,6 Вт/м·К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться до температуры 1000°С.
Пример 3.
Природный волластонит 75 мас.%, каолин 15 мас.% и глину 10 мас.% измельчали в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 30% от массы компонентов. В качестве стабилизаторов использовали жидкое стекло 0,3% и кальцинированную соду 0,2% от массы твердой фазы шликера.
Готовый шликер имел:
- влажность 30 мас.%;
- тонину помола (остаток на сите 0063) 20%;
- условную вязкость 70 с;
- рН - 11,0.
К полученному шликеру добавляли 2,5% вермикулита от массы шликера с зерновым составом 0,6-2,5 мм и перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 5 минут. Через 3 минуты после приготовления наполненного шликера формовали в гипсовой форме лоток алюмопровода П-образного профиля размером 190×160×350 мм с толщиной стенки 40 мм и толщиной дна - 45 мм.
Время формования лотка 16 часов (время формования аналогичного изделия по способу-прототипу 23 часа). Отформованное изделие сушили при 100-150°С в течение 5 ч и обжигали при 950°С в течение 2 ч.
Материал лотка имел плотность 1,35 г/см3, прочность при статическом изгибе 13 МПа; разноплотность материала не превышала 2%; термостойкость лотка 24 цикла при перепаде температур от 850 до 20°С на воздухе (термостойкость материала-прототипа 12 циклов). Коэффициент теплопроводности материала 0,33 Вт/м·К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,5-0,6 Вт/м·К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться до температуры 1000°С.
Claims (1)
- Способ получения керамических изделий на основе волластонита, включающий приготовление водного шликера путем одновременного помола природного волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла и кальцинированной соды, при следующем соотношении компонентов шликера, мас.%: волластонит - 75-80, каолин - 12-15, глина - 8-10, жидкое стекло и кальцинированная сода - 0,3 и 0,2 соответственно, при влажности шликера 29-30 мас.%, формование изделий в пористые формы, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в шликер дополнительно вводят вермикулит вспученный с зерновым составом 0,6-2,5 мм в количестве 2,0-3,0% от массы шликера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135146/03A RU2358951C1 (ru) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135146/03A RU2358951C1 (ru) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007135146A RU2007135146A (ru) | 2009-03-27 |
RU2358951C1 true RU2358951C1 (ru) | 2009-06-20 |
Family
ID=40542376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007135146/03A RU2358951C1 (ru) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2358951C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524724C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
RU2816937C2 (ru) * | 2023-09-01 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита с применением водного литья под давлением |
-
2007
- 2007-09-21 RU RU2007135146/03A patent/RU2358951C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524724C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
RU2816937C2 (ru) * | 2023-09-01 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита с применением водного литья под давлением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007135146A (ru) | 2009-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4824811A (en) | Lightweight ceramic material for building purposes, process for the production thereof and the use thereof | |
KR101503657B1 (ko) | 내화 단열 벽돌 | |
CN100378027C (zh) | 一种多孔莫来石陶瓷材料的制备方法 | |
RU2397967C1 (ru) | Способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов | |
RU2349563C2 (ru) | Способ получения пенокерамических изделий | |
CN106396731A (zh) | 一种隔热保温耐火材料及其制备方法 | |
CN106396726A (zh) | 一种多孔耐火材料及其制备方法 | |
JP2012031006A (ja) | 耐火断熱煉瓦及びその製造方法 | |
CN106396727A (zh) | 一种轻型耐火材料及其制备方法 | |
CN106380221A (zh) | 一种莫来石轻质耐火材料及其制备方法 | |
CN111943642A (zh) | 一种高强度发泡陶瓷及其制备方法 | |
RU2358951C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
RU2327666C1 (ru) | Способ изготовления стеновых керамических изделий с использованием осадочных высококремнеземистых пород, шихта для стеновых керамических изделий и заполнитель для стеновых керамических изделий | |
RU2365559C2 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
RU2277520C1 (ru) | Способ изготовления стеновых керамических изделий (варианты) | |
RU2592909C2 (ru) | Пористый материал на основе кремнезема и портландита для заполнения изолирующего кирпича с контролируемой структурой и соответствующий способ получения | |
RU2251540C1 (ru) | Способ изготовления пенокерамических изделий | |
KR19990054934A (ko) | 제올라이트를 이용한 도자기 제조 방법 | |
RU2298537C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
RU2385849C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
RU2524724C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
RU2536693C2 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного газобетона и способ приготовления неавтоклавного газобетона | |
RU2318772C1 (ru) | Способ изготовления стеновых керамических изделий, сырьевая шихта для изготовления стеновых керамических изделий и заполнитель для стеновых керамических изделий | |
CN114249596B (zh) | 一种玻璃熔窑池底垫层用半轻质粘土砖及其制备方法 | |
RU2231505C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления стеновых и облицовочных изделий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120926 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |