RU2574642C1 - Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита - Google Patents

Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита Download PDF

Info

Publication number
RU2574642C1
RU2574642C1 RU2014154031/03A RU2014154031A RU2574642C1 RU 2574642 C1 RU2574642 C1 RU 2574642C1 RU 2014154031/03 A RU2014154031/03 A RU 2014154031/03A RU 2014154031 A RU2014154031 A RU 2014154031A RU 2574642 C1 RU2574642 C1 RU 2574642C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
mixture
melt
component
fluorophlogopite
Prior art date
Application number
RU2014154031/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Олег Валентинович Слученков
Дмитрий Александрович Симаков
Александр Олегович Гусев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2014154031/03A priority Critical patent/RU2574642C1/ru
Priority to CN201580074313.4A priority patent/CN107207368A/zh
Priority to US15/540,534 priority patent/US20180002186A1/en
Priority to CA2972376A priority patent/CA2972376A1/en
Priority to PCT/RU2015/000715 priority patent/WO2016108725A1/ru
Priority to AU2015372635A priority patent/AU2015372635A1/en
Priority to EP15875778.1A priority patent/EP3241816A4/en
Priority to BR112017013984A priority patent/BR112017013984A2/pt
Application granted granted Critical
Publication of RU2574642C1 publication Critical patent/RU2574642C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/14—Magnesium hydroxide
    • C01F5/16—Magnesium hydroxide by treating magnesia, e.g. calcined dolomite, with water or solutions of salts not containing magnesium
    • 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
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/24—Oxygen compounds of fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D13/00—Compounds of sodium or potassium not provided for elsewhere
    • 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
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • 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
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/19—Alkali metal aluminosilicates, e.g. spodumene
    • 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
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/444—Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
    • C04B2235/445—Fluoride containing anions, e.g. fluosilicate
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment

Abstract

Изобретение относится к изготовлению искусственных плавленых слюдяных материалов. Технический результат изобретения заключается в увеличении химической чистоты фторфлогопита, коррозионной и эрозионной стойкости материала. Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита включает подготовку шихты путем смешения слюдосодержащего компонента - вермикулита в количестве 60-90 мас.% - и фторсодержащего компонента - калиевого криолита в количестве 10-40 мас.%, плавление полученной шихты, заливку расплава в форму, выдержку, извлечение отливки из формы и охлаждение. Подготовку шихты осуществляют послойной укладкой компонентов, при этом верхний слой шихты при этом состоит из смеси компонентов. Заливку расплава осуществляют в предварительно нагретую форму. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.

Description

Изобретение относится к изготовлению искусственных плавленых слюдяных материалов, в частности к технологии каменного литья и составам исходной шихты, и может быть использовано при синтезе новых видов каменного литья в области металлургической, горно-обогатительной, огнеупорной и строительной промышленности.
Минерал фторфлогопит [KMg3(AlSi3O10)F2] является синтетическим аналогом природной слюды - флогопита, в котором анионы гидроксила (ОН)- замещаются ионами фтора (F)-, имеющими с гидроксилом одинаковый заряд. Материал фторфлогопит изготавливают с помощью каменолитейной технологии слюдокристаллических материалов и изделий на его основе. Технология получения фторфлогопитового каменного литья базируется на температурном синтезе из оксифторидного расплава, включающего оксиды калия, магния, кремния, алюминия и др., а также ионы фтора. При охлаждении и затвердевании оксифторидного расплава протекают процессы кристаллизации литой структуры материала, соответствующие законам формирования структуры литейных сплавов (а именно зональность строения, образование усадочных раковин и пористости). Фторфлогопит обладает прочностными, жаростойкими, эрозионно- и коррозионно-стойкими свойствами, благодаря чему его используют в металлургическом, теплотехническом, высокоточном оборудовании.
В настоящее время известен ряд патентных работ по разработке шихты для расплавов каменного литья по получению слюдяных, каменных, стеклокристаллических, силикатных материалов.
Известны патенты SU 592762, МПК С03В 1/00, опубл. 15.02.1978, RU 2058944, МПК С03В 1/00, опубл. 27.04.1996, RU 2131853, МПК С03С 10/06, опубл. 20.06.1999, RU 2152363, МПК С03С 1/00, С03С 1/02, опубл. 10.07.2000, RU 2281924, МПК С03С 10/00, С03В 19/06, опубл. 20.08.2006. Изобретения относятся к области разработки составов смесей и шихт, используемых для производства искусственно плавленым способом стеклянных, силикатных, керамических, фторслюдяных материалов, направленных на снижение температуры плавления исходного компонента. Недостатками данных разработок является: использование дорогостоящего кремнефтористого калия и применение поташа (реакция взаимодействия которого с компонентами смеси приводит к образованию выбросов углекислого газа).
Также известен патент RU 2130435, МПК С03С 10/00, С04В 35/653, опубл. 20.05.1999. Изобретение относится к изменению технологии выливки и кристаллизации каменно-литейного расплава, экономический эффект изобретения рассматривается в увеличении количества годного по литью. Недостатком данного изобретения является узконаправленность экономического эффекта, так как себестоимость исходного сырья остается высокой, а используемые при производстве технологическая цепочка и оборудование требует высоких энергозатрат.
Известно авторское свидетельство СССР 787381, МПК С03С 3/22, опубл. 15.12.1980 и авторское свидетельство СССР 992446, МПК С03С 3/22, опубл. 30.01.1983. Изобретения относятся к области каменного литья из осадочных горных пород и технического сырья для изготовления литого слюдокристаллического материала. Изобретения направлены на получение материала фторфлогопит с мелкокристаллическим однородным строением с повышенной прочностью. В качестве предлагаемого усовершенствования используется подход изменения кристаллизационных свойств расплава путем внесения в состав исходной шихты добавки карбида кремния в диапазоне 3-7% мас. Недостатком данных изобретений является вероятность образования локальных концентраций карбида кремния при подготовке смеси. А также вероятное частичное горение центров кристаллизации при плавке и выливке расплава. Вопрос энергоемкости процесса остается открытым.
Известен патент SU 649669, МПК С03С, опубл. 28.02.1979. Изобретение относится к изготовлению каменного литья, в частности к составам на основе осадочных пород и технических сырьевых материалов, и может быть использовано в камнелитейном производстве. Патент направлен на увеличение коррозионной стойкости изделий из материала калиевый фторфлогопит путем увеличения содержания фторидной составляющей.
Известен патент РФ 2462415, МПК С03С 10/16, С01В 33/42, опубл. 27.09.2012. Изобретение базируется на попытке снижения себестоимости изделия и снижения выбросов углекислого газа за счет замены компонента исходной смеси поташ на едкий калий.
Известна технология выплавки каменного литья (Сборник научных трудов и статей «Проблемы каменного литья», Малявин А.Г. Технологические режимы изготовления фасонных отливок из фторсиликатных расплавов, Киев, Наукова думка, 1975, вып. 342 3).
Недостатками данных технических решений являются высокая трудоемкость и энергоемкость стадии подготовки шихтового сырья (дробление, сушка, комкование), а также энергоемкий процесс плавления.
Известен патент РФ 2410349, МПК С04В 28/30, С04В 35/66, опубл. 27.01.2011, в котором предложено изменить фракционный состав исходной шихты и заменить один из исходных компонентов с целью увеличения температурного коридора эксплуатации изделий. Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита включает подготовку шихты путем смешения слюдосодержащего и фторсодержащего компонентов, плавление полученной шихты, заливку расплава в форму, выдержку, извлечение отливки из формы и охлаждение.
По технической сущности, по количеству сходных существенных признаков известный патент выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа). В известном патенте, так же как в предлагаемом решении, рассматривается возможность комбинирования исходной шихты. Недостатком данного изобретения является низкая коррозионно- и эрозионно-стойкость получаемого фторфлогопита, а также высокая себестоимость изделия.
Задачей настоящего изобретения является снижение себестоимости производства за счет уменьшения количества производственных стадий и энергозатрат, упрощения аппаратурного оформления, снижения рисков кристаллизационной стадии.
Техническим результатом изобретения является увеличение химической чистоты калиевого фторфлогопита, увеличение коррозионной и эрозионной стойкости материала, увеличение точности выхода продукта по химическому составу.
Технический результат достигается тем, что в способе получения плавленолитого калиевого фторфлогопита, включающем подготовку шихты путем смешения слюдосодержащего и фторсодержащего компонентов, плавление полученной шихты, заливку расплава в форму, выдержку, извлечение отливки из формы и охлаждение, используют в качестве слюдосодержащего компонента вермикулит - 60-90 мас. %, в качестве фторсодержащего компонента - калиевый криолит 10-40 мас. %, причем плавление шихты проводят при последовательном ступенчатом нагреве шихты, а подготовку шихты осуществляют послойной укладкой компонентов, верхний слой шихты при этом состоит из смеси компонентов, кроме того, заливку расплава осуществляют в предварительно нагретую форму.
Способ дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата.
На подготовку шихты могут направлять вермикулит в виде вспученных гранул 0,7-8 мм, а калиевый криолит - в виде чешуйчатых пластин 1-3 мм (или в измельченном виде с размером частиц не более 1 мм).
Нагрев шихты могут проводить ступенчато: первая ступень до 110°C, вторая ступень до 600°C, третья ступень 1150-1250°C.
Расплав могут заливать в нагретую форму не менее 800°C.
Плавление шихты проводят при температуре 1250°C.
Патентуемый способ камнелитейного производства позволяет получать материал калиевый фторфлогопит с требуемой чистотой материала по содержанию основного компонента фторфлогопит (KMg3(Si3Al)O10F2) до 99,9%. Простота компоновки по исходному сырью и рабочий диапазон температур позволяют контролировать содержание в готовом изделии основного компонента фторфлогопит KMg3(Si3Al)O10F2 в диапазоне от 75 до 99% с точностью до 0,1%.
В качестве исходной шихты для камнелитейного производства используется двухкомпонентная смесь, каждый компонент смеси готовится отдельно друг от друга, но при этом является повсеместно распространенным и экономически выгодным. В табл. 1 приведено содержание химических элементов в первом компоненте. Первый компонент (А) смеси вермикулит ((Mg+2, Fe+2, Fe+3)3 [(AlSi)4O10]·(OH)2·4H2O) используется при следующем соотношении элементов, мас. %:
Figure 00000001
В табл. 2 приведено содержание химических элементов во втором компоненте. Вторым компонентом (В) смеси является калиевый криолит (KAlF4) содержание основного вещества (F+Al+K) не менее 98-99%, соотношение элементов следующее, мас. %:
Figure 00000002
Сырье компонента A используется в виде вспученных гранул фракционного состава 0,7-8 мм. Сырье компонента B используется в виде чешуйчатых пластин размером в диапазоне от 1 до 5 мм или в измельченном виде с размером частиц не более 1 мм.
Основной кристаллической фазой литья данного состава является калиевый фторфлогопит, который является коррозионно- и эрозионно-стойким материалом к разрушающему воздействию парогазовой фазы и расплавов солей, а также обладает высокой термической устойчивостью в условиях частой и резкой смены температур. При смешивании двухкомпонентной смеси компонент смеси - (A) может использоваться в диапазоне от 60 до 90%, а компонент смеси - (B) может использоваться в диапазоне от 10 до 40%. Таким образом, комбинирование компонентов смеси (A) и (B) осуществляется в следующем соотношении:
Figure 00000003
где A - вермикулит, B - калиевый криолит.
Соотношение компонентов A и B в исходной шихте определяет физико-химические свойства получаемого материала (прочность, пластичность, пористость, электропроводность и др.). Например, уменьшение компоненты (B) в заявляемых пределах, увеличивает химическую чистоту материала по основному компоненту KMg3(Si3Al)O10F2 и увеличивает температуру плавления смеси, определяет химическую чистоту калиевого фторфлогопита и соответственно химическую стойкость.
В заявляемом техническом решении, в отличие от прототипа, предлагается кардинальное изменение сырьевой составляющей в компонентах исходной смеси, по отношению к существующим и запатентованным технологиям производства изделий из материала фторфлогопит.
Процесс подготовки исходной шихты заключается только в стадии взвешивания компонентов согласно выбранному пропорциональному соотношению компонентов и требованиям к параметрам эксплуатации изделия.
После взвешивания компонентов шихты осуществляется затарка шахты печи. Укладку шихты в камеру печи осуществляют послойно: А-В-А-В-А и т.д., количество слоев определяется объемом, высотой шахты и массой плавки, толщина одного слоя (компонента A) не должна превышать 12 см, а толщина слоя (компонента B) не должна превышать 6 см. В любом из вариантов верхний слой состоит из смеси компонента A и B, в соотношении соответствующего соотношению плавки, при этом толщина верхнего слоя должна соответствовать 1/10 от общей высоты засыпки смеси. Выполнение верхнего слоя наплавляемой шихты из смеси компонентов A и B позволяет обеспечить их высокую скорость растворения и взаимодействия, что обеспечивает герметичность зеркала наплавляемой шихты, тем самым обеспечивается теплоизоляция, минимизируется испарение фторидной составляющей и ограничивается взаимодействие с окружающей средой. В данном способе возможно использование бракованных изделий предыдущих плавок, литников или прибыли фторфлогопитового литья. Для чего их измельчают в дробилке до фракции 1-3 мм и полученный продукт переплавляют вместе со свежей шихтой, добавляя его в качестве одного нижнего слоя, но не более 10 мас. % по отношению к исходной шихте. Послойная укладка компонентов шихты (A и B) заявляемой концентрации и объеме обеспечивает снижение максимальной температуры плавления процесса и химическую чистоту вещества по исходному компоненту.
Компонент смеси B (калиевый криолит) переходит в жидкую фазу при температуре 600-700°C, плавясь, криолит протекает (стекает) вниз между частицами слоя компонента A. В ходе контакта двух фаз происходит растворение компонента A в компоненте B с протеканием химических реакций, при этом температура плавления образующегося соединения повышается, что приводит к началу кристаллизации. При этом поверхность расплава криолита не открыта, что минимизирует потери по фторкомпоненту. Также разбивка по слоям шихты увеличивает площадь контакта компонентов, соответственно скорость реакции и однородность расплава. В случае изначально высокой концентрации компонента B (40 мас. %) кристаллизационные процессы минимизированы. В ходе наплавки шихты в каждом из слоев протекают процессы плавления компонента B и его взаимодействия с компонентом A, которые обусловлены уменьшением объема шихты. Полное проплавление слоев и образование в расплаве химического соединения фторфлогопит происходит при температуре 1150-1250°C. Чем выше начальная концентрация компонента A, тем ниже температура процесса.
Технология плавления построена на ступенчатом нагреве шихты для удаления влаги из сырья. Скорость и количество ступеней нагрева зависят от площади поверхности засыпки шихты и от высоты насыпного слоя. Зачастую процесс плавления шихты рационально проводить по трехступенчатому режиму нагрева, например для отливки массой 100-150 кг рекомендуется следующий технологический режим (при условии наличия соответствующего аппаратного оформления):
1) первая ступень - нагрев со скоростью 75°C /ч до 110°C;
2) вторая ступень - нагрев со скоростью 110°C /ч до 600°C;
3) третья ступень - нагрев со скоростью 250°C /ч до температуры 1150-1250°C, с последующим наплавлением расплава из шихты.
После расплавления шихты производится выливка расплава в кристаллизационные изложницы, соответствующие требуемым габаритам изделия. Перед разливкой расплава изложницы теплоизолируют по наружному контуру и нагревают до температуры не менее 800°C. Заливку форм производят непрерывной струей расплава, выливку расплава из шихты начинают при стабилизации температуры в диапазоне 1150-1250°C. После разливки верх изложницы теплоизолируют материалом, инертным к расплаву при температуре 900°C, например: силикат кальция, вермикулит, термоизол. Изложницу оставляют до полной кристаллизации, в зависимости от массы расплава длительность кристаллизационного процесса составляет от 24 до 72 часов. При работе с небольшими массами расплава для формирования цельного изделия в процессе кристаллизации необходимо использовать термические камеры (печи) или смеси типа термит.
При проведении расчетов формы необходимо учитывать требования к допускам по поверхности, например для гладких и без пористых поверхностей в форму необходимо закладывать толщину заготовки на проведения работ по механической обработке. Так как поверхность изделия кристаллизуется быстрее сердцевины, на поверхности образуется корковое покрытие, характеризующееся наличием впадин и каверн. При выливке солевого расплава из печи рекомендуется использовать формованные изложницы (песочно-глинистые смеси, высокоглиноземистый бетон, алюмосиликатный бетон) или многоразовые формы (графитовые, металлизированные изделия). Любую из изложниц до ее непосредственного применения необходимо просушить и нагреть до температуры не менее 800°C. При правильно поставленной технологии выливки и кристаллизации достигается равномерная структура материала по всей толщине изделия, но на поверхности изделия все равно будет образовываться корка толщиной 2-4 мм. В случае необходимости наплавки большой массы расплава при наличии печи с маленькой шахтой используется методика предварительной наплавки для уменьшения исходного объема смеси.
Возможность многопланового производства в условиях одной производственной площадки позволяет получать материал с разными физико-химическими свойствами. Возможно варьирование следующих свойств изделия: прочность на сжатие, термический коэффициент линейного расширения, термостойкость, температуру плавления (табл. 3).
Figure 00000004
Рентгенофазовый и рентгеноспектральный анализ образцов материала по толщине изделий показали химическое соответствие минеральной фазе калиевый фторфлогопит с отклонением в 0,1% от заданного параметра. Например, в табл. 4 представлен анализ РФА, а в табл. 5 - анализ РСА образца №4 (по чистоте 99.99%) изделий с разным соотношением компонентов A и B в исходной шихте:
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Использование заявляемого способа позволяет:
1) Полностью исключить стадию предварительной подготовки компонентов смеси к шихтовке, что исключает из процесса такие энергоемкие операции, как дробление, сушка, комкование, выход годного. Поскольку предлагаемые компоненты смеси являются распространенными в продаже и доступны на рынке в готовом, к применению, состоянии;
2) Уменьшить температуру плавки с 1450-1550°C до диапазона 1150-1250°C и тем самым:
а) упрощается аппаратурное оформление технологического процесса, а именно появляется возможность использовать для плавки дуговые, индукционные печи и печи сопротивления в более доступном ценовом диапазоне;
б) снижаются энергозатраты на термическую стадию процесса;
в) повышается точность химической чистоты изделия за счет:
- снижения потерь с газообразными выбросами сырья при нагреве и плавлении;
- равномерности распределения температур и проплавления шихты;
г) повышается качество изделия и увеличивается выход годного за счет снижения температурного градиента кристаллизации;
3) Повысить химическую чистоту изделия по основному компоненту и обеспечить низкую поверхностную пористость (≈0,15%), что в совокупности обеспечивают высокую эрозионную и коррозионную стойкость материала;
4) Использовать для производства сырье промышленной доступности и с низкой стоимостью;
5) Снизить риски появления неоднородности, пустот в теле изделия на стадии кристаллизации, ввиду уменьшения величины температурного градиента на стадии расплав - кристаллизация.
6) Достигнуть разнообразных направлений использования изделий из получаемого материала ввиду простоты перенастройки процесса на изменение свойств отливаемого материала.

Claims (5)

1. Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита, включающий подготовку шихты путем смешения слюдосодержащего и фторсодержащего компонентов, плавление полученной шихты, заливку расплава в форму, выдержку, извлечение отливки из формы и охлаждение, отличающийся тем, что используют в качестве слюдосодержащего компонента вермикулит - 60-90 мас.%, в качестве фторсодержащего компонента - калиевый криолит 10-40 мас.%, причем плавление шихты проводят при последовательном ступенчатом нагреве шихты, а подготовку шихты осуществляют послойной укладкой компонентов, верхний слой шихты при этом состоит из смеси компонентов, кроме того, заливку расплава осуществляют в предварительно нагретую форму.
2. Способ получения по п. 1, отличающийся тем, что на подготовку шихты направляют вермикулит в виде вспученных гранул 0,7-8 мм, а калиевый криолит - в виде чешуйчатых пластин 1-3 мм или измельченных не более 1 мм.
3. Способ получения по п. 1, отличающийся тем, что нагрев шихты проводят ступенчато: первая ступень до 110°C, вторая ступень до 600°C, третья ступень до 1150-1250°C.
4. Способ получения по п. 1, отличающийся тем, что заливку расплава осуществляют в нагретую форму не менее 800°C.
5. Способ получения по п. 1, отличающийся тем, что плавление шихты проводят при температуре 1250°C.
RU2014154031/03A 2014-12-29 2014-12-29 Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита RU2574642C1 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154031/03A RU2574642C1 (ru) 2014-12-29 2014-12-29 Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита
CN201580074313.4A CN107207368A (zh) 2014-12-29 2015-10-28 生产熔铸钾氟金云母的方法
US15/540,534 US20180002186A1 (en) 2014-12-29 2015-10-28 Method for producing melt-cast potassium fluorinephlogopite
CA2972376A CA2972376A1 (en) 2014-12-29 2015-10-28 Method for producing melt-cast potassium fluorinephlogopite
PCT/RU2015/000715 WO2016108725A1 (ru) 2014-12-29 2015-10-28 Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита
AU2015372635A AU2015372635A1 (en) 2014-12-29 2015-10-28 Method for producing melt-cast potassium fluorine-phlogopite
EP15875778.1A EP3241816A4 (en) 2014-12-29 2015-10-28 Method for producing melt-cast potassium fluorine-phlogopite
BR112017013984A BR112017013984A2 (pt) 2014-12-29 2015-10-28 processo para produção de flúor flogopita de potássio de fusão em molde

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154031/03A RU2574642C1 (ru) 2014-12-29 2014-12-29 Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574642C1 true RU2574642C1 (ru) 2016-02-10

Family

ID=56284739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154031/03A RU2574642C1 (ru) 2014-12-29 2014-12-29 Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20180002186A1 (ru)
EP (1) EP3241816A4 (ru)
CN (1) CN107207368A (ru)
AU (1) AU2015372635A1 (ru)
BR (1) BR112017013984A2 (ru)
CA (1) CA2972376A1 (ru)
RU (1) RU2574642C1 (ru)
WO (1) WO2016108725A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764842C1 (ru) * 2021-06-09 2022-01-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (АО "НИИ НПО "ЛУЧ") Способ получения слюдокристаллического материала на основе фторфлогопита
WO2022098221A1 (ru) * 2020-11-04 2022-05-12 Акционерное Общество "Усть-Каменогорский Титано-Магниевый Комбинат" Ао "Ук Тмк" Способ изготовления футеровки плавильной печи

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110550939B (zh) * 2019-09-09 2021-09-21 重庆大学 用于制作矿物绝缘电缆的绝缘材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220447A1 (ru) * В. Б. Вишневский, И. Н. Годованна Е. С. Луговска Способ получения синтетической слюды
US4777151A (en) * 1985-07-03 1988-10-11 Mitsui Mining Company, Limited Glass-ceramic product and method of making the same
RU2410349C1 (ru) * 2009-09-17 2011-01-27 Закрытое акционерное общество "Союзтеплострой" Способ получения плавленолитого материала комсилит стс для футеровки тепловых агрегатов цветной металлургии
CN102617115A (zh) * 2011-01-28 2012-08-01 吕宝林 用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物、方法及由其制备的氟金云母陶瓷

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2741877A (en) * 1952-02-23 1956-04-17 Du Pont Method of producing synthetic mica
US2675853A (en) * 1952-06-09 1954-04-20 Robert A Hatch Fabrication of synthetic fluorine-micas
US2923754A (en) * 1956-08-02 1960-02-02 Synthetic Mica Corp Method and apparatus for manufacturing synthetic mica
US3149947A (en) * 1962-03-19 1964-09-22 Corning Glass Works Method of making crystalline mica bodies and product
JPH04275214A (ja) * 1991-03-01 1992-09-30 Kanebo Ltd フッ素雲母粉体およびその製造方法
CN1253372C (zh) * 2003-09-30 2006-04-26 孙海英 人工晶体合成云母的制备方法和装置
CN101045539A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 长春市晟达仪表配件研究所 氟晶云母
RU2345040C2 (ru) * 2007-01-17 2009-01-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Огнеупорная масса
CN101066841B (zh) * 2007-06-08 2010-07-28 沈阳化工学院 岫岩玉废料制备透明玻璃陶瓷的方法
CN101671034B (zh) * 2009-09-21 2011-11-23 江阴市友佳珠光云母有限公司 用煅烧滑石制备的合成云母和制备工艺以及氟金云母粉、氟金云母珠光颜料的加工方法
CN102815715B (zh) * 2011-06-10 2014-03-26 江阴市友佳珠光云母有限公司 一种人工合成电子云母的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220447A1 (ru) * В. Б. Вишневский, И. Н. Годованна Е. С. Луговска Способ получения синтетической слюды
SU168261A1 (ru) *
US4777151A (en) * 1985-07-03 1988-10-11 Mitsui Mining Company, Limited Glass-ceramic product and method of making the same
RU2410349C1 (ru) * 2009-09-17 2011-01-27 Закрытое акционерное общество "Союзтеплострой" Способ получения плавленолитого материала комсилит стс для футеровки тепловых агрегатов цветной металлургии
CN102617115A (zh) * 2011-01-28 2012-08-01 吕宝林 用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物、方法及由其制备的氟金云母陶瓷

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022098221A1 (ru) * 2020-11-04 2022-05-12 Акционерное Общество "Усть-Каменогорский Титано-Магниевый Комбинат" Ао "Ук Тмк" Способ изготовления футеровки плавильной печи
RU2764842C1 (ru) * 2021-06-09 2022-01-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (АО "НИИ НПО "ЛУЧ") Способ получения слюдокристаллического материала на основе фторфлогопита

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016108725A1 (ru) 2016-07-07
CN107207368A (zh) 2017-09-26
CA2972376A1 (en) 2016-07-07
EP3241816A4 (en) 2018-08-08
US20180002186A1 (en) 2018-01-04
EP3241816A1 (en) 2017-11-08
AU2015372635A1 (en) 2017-08-17
BR112017013984A2 (pt) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2574642C1 (ru) Способ получения плавленолитого калиевого фторфлогопита
CN101493284A (zh) 一种熔钛用坩埚及其制造方法
CN103276253A (zh) 一种低成本Al-Ti-B细化剂及其制备方法
CN105174974B (zh) 氧化铝熔融铸造耐火物及其制造方法
CN103233146A (zh) 高效清洁型Al-Ti-B细化剂及其制备方法
CN102241520B (zh) 一种α氧化铝制品的熔铸方法
CN102534274A (zh) 一种铝用Al-Ti-B中间合金细化剂的制备方法
BR112018006182B1 (pt) Grãos fundidos de zircônia-espinélio e produto refratário obtido a partir dos referidos grãos
CN103192064A (zh) 一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法
RU2559964C1 (ru) Слюдокристаллический материал на основе фторфлогопита и способ его производства
CN100582309C (zh) 一种铝电解惰性阳极预热-更换用保温包覆材料及制备方法
RU2410349C1 (ru) Способ получения плавленолитого материала комсилит стс для футеровки тепловых агрегатов цветной металлургии
CN105272276B (zh) 一种铜冶炼溜槽用浇注料
BR112015002324B1 (pt) método para processar escória de aço para produzir um ligante de mineral hidráulico e para recuperar ferro
RU2674596C1 (ru) Способ получения расходуемого электрода электрошлакового переплава для формирования многослойной отливки
Kichkailo et al. Effect of colemanite additions on sintering, properties, and microstructure of spodumene heatproof ceramic
RU2686703C2 (ru) Способ изготовления легкоудаляемых высокотемпературных литейных стержней или литейных форм
CN105177343A (zh) 一种易切削铜合金及其制造方法
CN104138921A (zh) 一种原位自生铝基复合材料棒材制备方法
JP2019199381A (ja) ジルコニアを主成分とする耐火コンクリート成型物
RU2693717C1 (ru) Способ изготовления футеровки тигля вакуумной индукционной печи
JP2019006630A (ja) アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物
CN106431429A (zh) 一种抗铝液渗透浇注料及其制备方法
RU2625580C1 (ru) Огнеупорная бетонная смесь для футеровки подин тепловых агрегатов
RU2525890C1 (ru) Способ изготовления керамических тиглей для алюмотермической выплавки лигатур, содержащих ванадий и/или молибден

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191230