Способ получения высококонцентрированной муллитовой суспензии

 

Изобретение может быть использовано для изготовления керамобетонных масс, покрытий , мертелей и огнеупорных фасонных изделий различного назначения. Сущность изобретения: высококонцентрированная муллитовая суспензия дополнительно содержит водный раствор аммиака, вводимый при мокром помоле, и Na-соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) степенью полимеризации 165, вводимую при стабилизации суспензии, при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококонцентрированная муллитовая суспензия 98,5-99.85, водный раствор аммиака 0,1-0,5, Na-КМЦ 0,05-1,0. Седиментационная устойчивость повышена примерно в 3 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 04 В 35/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4940140/33 (22) 21.05.91 (46) 07.04.93. Бюл, ¹ 13 (71) Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) П.В. Дякин, С.А. Суворов; Ф.С. Каплан, В,Г. Корсаков и В.В. Камышников (56) Огнеупоры, 1972, N. 4, с. 52 — 57, Кузнецова Т.В. Физическая химия вяжущих материалов, M. Высшая школа, 1989, с. 287, Огнеупоры, 1980, N 3, с, 45 — 50.

Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем, 1980, № 12, с. 40-56. (54) СПОСОБ .ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВРННОЙ МУЛЛИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ

Изобретение относится к способам повышения седиментационной устойчивости высококонцентрированной муллитовой суспензии, которая может использоваться в качестве покрытий, мертелей и связующего при изготовлении фильтров, капселей и приготовления керамобетонов.

Целью изобретения является повышение седиментационной устойчивости суспенэии.

Цель достигается тем, что получение . суспензии (мокрый помол) осуществляют с введенным водным аммиаком, а стабилизацию полученной суспензии — в присутствии

Na-соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (степень полимериэации 165) при следую. щем соотношении компонентов, мас.,;

Высококонцентрированная муллитовая суспензия 98,5 — 99,85

Водный аммиак 0,1-0,5

„„53J „„1807040 А1 (57) Изобретение может быть использовано для изготовления керамобетонных масс, покрытий, мертелей и огнеупорных фасонных . изделий различного назначения, Сущность изобретения: высококонцентрированная муллитовая суспензия дополнительно содержит водный раствор аммиака, вводимый при мокром помоле, и Na-соль карбоксиметилцеллюлоэы (Na-КМЦ) степенью полимеризации 165, вводимую при стабилизации суспензии, при следующем соотношении компонентов, мас.7, : высококонцентрированная муллитовая суспензия 98,5-99.85, водный раствор аммиака 0,1 — 0,5, Na-КМЦ

0,05 — 1,0. Седиментационная устойчивость повышена примерно в 3 раза. 2 табл, Na-КМЦ 0,05-1,0

Результаты проведенных исследований показали,.что введение при получении суспензий (мокром помоле) водного аммиака способствует дисперги рованию частиц и образованию дислокаций — разорванных связей на их поверхности, которые можно определить как активные центры. Данные активные центры — это координационно-ненасыщенные атомы алюминия, а также гидроксильные группы.

Дальнейший механизм взаимодействия появившихся активных центров и введенной Na-КМЦ при гравитационном перемешивании-стабилизации можно описать следующей схемой. Координационно ненасыщенные связи насыщаются введенной полимерной составляющей,тем самым происходит как бы прививка полимерных цепочек на поверхность дисперсных частиц, 1807040

20 цы через атомы алюминия и кремния, об имеющие ненасыщенные связи, появивши- рН еся эа счет разрушения при мокром помоле. ст через гидроксильные группы ОН и напря. мую между собой, Находясь в состоянии 30 но покоя до изготозления изделий, данные свя- ст зи удерживают частицы от осаждения (седи- ос

- ментационная устойчивость). В то же время ст они легко разрушаются при стабилизации ме суспензии, позволяя в присутствии водного 35 80 аммиака снизить вязкость суспензии и со- ни кратить время ее подготовки к испольэова- Дл нию, ча

Пример реализации изобретения. кр

S связи с отсутствием в прототипе тех- 40 ча нологических характеристик и данных по ни свойствам высококонцентрированной мул- вв литовой суспенэии они были получены экс- ме периментальным путем. ра

Для получения высококонцентрирован- 45 ск ной муллитовой суспензии использовали с синтетический муллит TY 14-8-450-85 или ра шамот муллитового состава (AI20z 68 — 72, вь

SION 28 — 32 ). уп

Высококонцентрированную муллитовую 50 ра суспензию получали мокрым помолом синте- oil тического муллита или шамота муллитового то состава (состав 1, табл. 1) фракцией 2,5 — 0 мм ос в шаровой мельнице с керамической (кварцевой) футеровкой объемом 100 л, корундовыми 55 ре мелющими телами — шары диаметром 20 — 30 че мм. Помол осуществляли с введенным вод- вя ным аммиаком (ГОСТ 3760-79). 2, Загрузку материала осуществляли в три. пе пр ема. С переои порииеа 50 мао. g, мате- пю

Таким образом, все частицы взаимосвязываются и в состоянии покоя в такой суспензии происходит образование коагуляционно-полимеризационных структур, на разрушение которых недостаточно гравитационных сил тяжести частиц суспензий. Поэтому за счет закрепившихся полимерных слоев повышается устойчивость суспензии, Из литературы известен способ повышения устойчивости алюмосиликатных дисперсий на основе глинистых минералов водорастворимыми полимерами, в частности Na-солью карбоксиметилцеллюлоэы (NB-КМ Ц).

Данный способ не позволяет увеличивать седиментационную устойчивость высококонцентрированных муллитовых суспензий, TGK как поверхности дисперсных частиц глинистых минералов имеют отличное от муллитовых частичек кристалло-химическое строение. В муллитовых суспензиях Na-КМЦ выполняет совершенно другую функцию, чем в глинистых минералах, а именно связывает дисперсные части- 25 риала вводили все расчетное количество аммиака — 0,1 мас, и всю воду, при этом влажность составляла 25 Перед загрузкой мелющие тела, воду и материал разогревали до 80-90 С. Помол первой загрузки проводили до остатка на сите 0,063 мм 1-2% (определение по ГОСТ 21216-81), после чего производили вторую загрузку — 25 мас. материала и диспергировали его до остатка на сите 0,063 мм 3, значение рН при этом составляло.9,5. Третья загрузка материала: оставшиеся 25 мас.% диспергировали до остатка на сите 0,063 мм 8 . После мокрого помола материала в полученную высококонцентрированную муллитовую суспензию (Cv=0,66) вводили Na-КМЦ 0,05 мас, и стабилизировали в объеме мельницы без мелющих тел методой ее вращения в течение 6 ч.

Готовая высококонцентрированная муллитовая суспензия (сост в 1, табл. 1) содержала 99,85 мас, мулл ита (си нтетический муллит или шамот муллитового состава); 0,1 мас. водного аммиака и 0,05 мас.. NaКМЦ, степень полимеризации 165, влажность составляла 18, концентрация ъемной твердой фазы составляла 66, =9,5, частиц размером 100-200 мкм соавляло 37 .

Определение устойчивости, т.е. склонсти к седиментационному расслоению чаиц суспензии, и образование твердого адка в состоянии покоя (старении) осущевляли по методике ВИО. В стеклянный рный цилиндр объемом 2 л и диаметром, мм заливали стабилизированную в течее 6 ч муллитовую суспензию в объеме 2 л, я исключения испарения влаги верхнюю сть цилиндра закрывали герметичной

ы ш кой, Седимента ци он ное рассл оен ие стиц наблюдали визуально, а образовае плотного осадка определяли методом едения цилиндрического стержня диатром 5 мм, имеющего миллиметровую зметку, закрепленного на штативе и опуаемого с нагрузкой 0,02 Н/мм . Стержень равномерной скоростью опускался до упов верхний слой осадка, Разность между сотой столба суспензии и опущенного до ора стержня определяли как значение обзовавшегося осадка, Важно отметить, что ускаемый конец стержня был плоским для го, чтобы он не мог проникать в твердый адок.

Технологическую готовность после стания (нахождение в состоянии покоя) в тение 24 ч определяли по условной зкости, показания которой снимали после

4 и 6 ч стабилизации — гравитационного ремешивания в объеме мельницы без мещих тел соответственно после выдержки

1807040

0,05 — 1,0

Т а ел и ц а

Содериание, нас.ь

Компонент

Высококонцентрированная суспензия муллита 100 УУ,85

98,4 99,86 99,8 98,5 99,46

05 01. 009 06 05

98,5 Ó9,87 г

0,5 0,09

УУ,7 УУ,2 98,7 98 5

0,2 . 0,3 0,5 0,5

0,1

Водный аммиак .

Na-соль карсоксиметилцеллюгюзы (!!а 11!Ц) 1,1 0,04 0,11 О,У 0,04 l О 0,04

0,1 0,5 0,8 1,0

0,05

П р и и е ч а н и е. Составы 6-12 выходят за пределы заявляеного технического решения;

Т а б л и ц а 2

Состав

9 10 11 1

Е 2

l (Г

f1 рэто- 1 тип

Свойства

Вязкость сугпенэии гюсле стабилизации в течение бч,оЕ

18,0 12,0 11,5 12,5 11,0 13,0 15,5 18,0 16,0 . 17,0 17,5 18,0 17,0

Вязкость суспензии, подвергнутой старению (24 ч) и затем стасилизированной в течение 2 ч, о

45 180 175 185 170 19 0 340 370 395 360 305 35 0 370

Вязкость суспензии, подвергнутой старению (24 ч) и затем стабилизированной о в течение 4 ч, Е

30,0 19,0 20,5 18,0 19,5 17,5 31,0 29,5 29,0 30,0 28,0 29,5 30.5

Вязкость суспензии, подвергнутой старению (24 ч) и затем стаеилиэированной в течение 6 ч,о E

24,0 10,0 11,5 10,5 10,0 10,5 18 0 19 5 18 Î 18 5 19 5

Величина плотного осадка суспензии за время старению (24 ч), мм

60 55 65 50 70 140 175 150 135 140 120 135

180 в состоянии покоя — старения эа 24 ч. Условную вязкость определяли на вискозиметре

Энглера по методике, описанной О,К. Ботвинским и др. в кн. Лабораторный практикум по общей технологии силикатов и техническому анализу строительных материалов, М., 1966, с. 150 — 152.

Примеры 2-12 (табл. 1) реализуются аналогично, Концентрация объемной твердой фазы для всех составов составляла 66%, частиц размером 100 — 200 мкм было 37%.

Свойства и результаты испытаний высококонцентрированных муллитовых суспенэий приведены в табл. 2.

В сравнении с прототипом использова.ние предлагаемого изобретения позволяет повысить седиментационную устойчивость высококонцентрированных муллитовых суспензий в среднем в 3 раза, уменьшить вязкость суспензии после стабилизации в течение 6 ч в среднем в 1,5 раза, уменьшить вязкость суспензии после старения (выдержки в состоянии покоя) в течение 24 ч и последующей стабилизации в течение 2 ч в среднем в 2,5 раза, после 4 ч — в среднем в

1,6 раза и после 6 ч — в среднем в 2,3 раза, сократить время технологической подготовки суспензии к использованию: уже через 2

5 ч стабилизации — гравитационного перемешивания суспензия готова к использованию.

Формула изобретения

Способ получения высококонцентриро10 ванной муллитовой суспензии, включающий мокрый помол, стабилизацию суспенэии, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости суспензии, при мокром помоле

15 вводят водный раствор аммиака, а при стабилизации натриевую соль карбоксиметилцелл юлозы со степенью полимериэации 165 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

20 Высококонцентрированная муллитовая суспензия 98,5 — 99,85

Водный раствор аммиака 0,1 — 0,5

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлоэы