Шихта для получения кордиеритовой керамики

Авторы патента:

C04B35/195 - алюмосиликаты щелочноземельных металлов, например кордиэрит

Владельцы патента RU 2458886:

Учреждение Российской академии наук Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики. Техническим результатом изобретения является снижение линейной усадки изделий. Шихта для получения кордиеритовой керамики включает серпентинит, кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа, при следующем соотношении компонентов, мас.%: серпентинит - 28-31; кианитовый концентрат - 43-46; кварц-полевошпатовый концентрат - 3-16; легкоплавкая глина гидрослюдистого типа - 7-26. 2 табл.

Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики.

Известна сырьевая смесь для получения кордиеритовой керамики из природных материалов, содержащих соединения магния, кремния и алюминия, включающая серпентинитовую породу, в качестве которой используют отходы обогащения асбестовых руд и каолин в соотношении (1:1,5)-(1:5), а также дополнительно содержащая кордиерит при массовой доле до 50%, предварительно синтезированный из смеси серпентинитовой породы и каолина, взятых в соотношении 1:1. Обжиг изделий проводят при температуре 1250-1400°С (Патент РФ №2016878, С04В 35/18, 1994 г.).

Недостатком известного состава является высокая температура синтеза керамики, а также введение в шихту предварительно синтезированного кордиерита, что приводит к усложнению технологии и увеличению энергозатрат на производство керамики.

За прототип принят состав шихты для получения кордиеритовой керамики из природного сырья, включающий в качестве магнийсодержащего компонента тальк, а в качестве алюминий - и кремнийсодержащего компонентов - тугоплавкую глину кварц-каолинит-гидрослюдистого состава и гидроксид алюминия, а также дополнительно содержащий тонкомолотый, предварительно синтезированный кордиерит в количестве 10-15 мас.%. Помол сырьевой смеси проводят в виброцентробежной мельнице, в процессе чего осуществляется механохимическая активация шихты с получением высокоактивного порошка со средним размером частиц 10 мкм. Из полученного порошка формуют изделия способом полусухого прессования, а обжиг изделий проводят при 1200-1260°С. Известный состав и способ подготовки шихты позволяет снизить температуру обжига изделий (Хабас Т.А., Верещагин В.И., Вакалова Т.В., Кирчанов А.А., Куликовская И.А., Кожевникова И.Г. Низкотемпературный синтез кордиеритовой фазы в керамических массах из природного сырья. / Огнеупоры и техническая керамика. 2002. №10. С.42-46).

Недостатком является то, что полученная кордиеритовая керамика имеет высокое значение линейной усадки. Линейная усадка кордиеритовой керамики, полученной при 1200°С из шихт без добавки молотого кордиерита, составляет 17%, а с добавкой - 9%, что затрудняет производство керамических изделий сложной геометрической формы. Необходимость механоактивации шихты перед формованием, требующей специального оборудования, и введение в шихту предварительно синтезированного томкомолочного кордиерита для снижения линейной усадки делает технологический процесс трудоемким и энергозатратным.

В основу предлагаемого изобретения положена задача разработки состава шихты для получения кордиеритовой керамики без введения добавок предварительно синтезированного тонкомолотого кордиерита по упрощенной, энергосберегающей технологии с использованием природного сырья, позволяющего расширить сырьевую базу для ее получения.

Техническим результатом изобретения является снижение линейной усадки керамики.

Это достигается тем, что шихта для получения кордиеритовой керамики на основе природных сырьевых компонентов, включающих соединения магния, кремния, алюминия, согласно изобретению в качестве магнийсодержащего компонента содержит серпентинит, в качестве алюминий- и кремнийсодержащих компонентов содержит кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа при следующих соотношениях компонентов (мас.%): серпентинит - 28-31; кианитовый концентрат 43-46, кварц-полевошпатовый концентрат - 3-16, легкоплавкая глина гидрослюдистого типа 7-26.

Серпентинит является вмещающей породой Аганозерского хромитового месторождения и состоит из серпентина, с примесью (хлорита, карбонатов магния, талька, магнетиат.). Кианитовый концентрат является продуктом обогащения кианитовых руд месторождения Хизоваара (Карелия). Кварц-полевошпатовый концентрат является продуктом обогащения кварц-полевошпатовых гнейсов Чупинской свиты (Карелия) и состоит из кварца и полевого шпата. Легкоплавкая глина состоит из гидрослюд, кварца, полевых шпатов, оксидов и гидроксидов железа.

Химический состав указанных сырьевых компонентов шихты приведен в таблице 1. Используемые в заявляемой шихте природные компоненты указанного химического состава в предлагаемых количественных пределах позволяют при температуре обжига 1200-1250°С получить керамику с содержанием кордиерита 50-60%, синтез которого начинает осуществляться при 1150°С без введения в состав шихты предварительно синтезированного кордиерита и обеспечить, по сравнению с прототипом, снижение линейной усадки керамики при температуре обжига 1200-1250°С в 2,6-8 раз.

Использование заявляемой шихты позволяет расширить сырьевую базу для получения кордиеритовой керамики и повысить технологичность процесса за счет его упрощения и удешевления.

Изобретение реализуют следующим образом. Отдельные компоненты шихты измельчают и подвергают гомогенизации в любом смесителе в соотношениях, приведенных в таблице 2. Керамические изделия получают методом полусухого прессования, обжигают в воздушной среде при температуре 1200-1250°С в течение двух часов и охлаждают. Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) определяли на дилатометре ДКВ-5АМ-01.

Содержание кордиерита в керамике определяли методом рентгеновского фазового анализа. Линейную усадку определяли по общепринятой методике путем измерения диаметра образцов до и после термообработки. Термостойкость, плотность и открытую пористость определяли по ГОСТ 24409-80 «Материалы керамические электротехнические. Методы испытаний».

В таблице 2 представлены составы предлагаемой шихты и свойства полученных керамических изделий (составы 1-3).

В таблице 2 приведены составы 4 и 5 с запредельными значениями компонентов шихты для доказательства того, что предлагаемый состав шихты является наилучшим для достижения заявляемого технического результата. Составы 4 и 5 показывают нецелесообразность выхода за пределы заявляемого соотношения природных компонентов шихты, так как это приводит к оплавлению керамической массы при 1200°С или к повышению температуры обжига.

Рентгенографическим методом определено, что полученная из заявленной шихты керамика содержит 50-60% кордиерита.

Из таблицы 2 следует, что заявленная шихта позволяет снизить линейную усадку кордиеритовой керамики, полученной при температуре обжига 1200-1250°С в 2,6-8 раз по сравнению с прототипом, в котором линейная усадка составляет 9% при условии введения в шихту добавки предварительно синтезированного кордиерита.

Снижение линейной усадки позволяет получать кордиеритовые керамические изделия сложной геометрической формы, что способствует расширению области их практического использования. Технологичность и экономическая эффективность заявляемой шихты обусловлены снижением энергозатрат и упрощением технологического процесса за счет исключения механоактивации исходного сырья и предварительного синтеза кордиеритовой добавки. Кроме того, практическое использование заявляемой шихты позволит расширить сырьевую базу для получения кордиеритовой керамики.

Таблица 1
Химический состав природных материалов
Вид сырья	Серпентинит	Кианитовый концентрат	Кварц-полевошпатовый концентрат	Глина гидрослюдистого типа
SiO₂	32,44	38,64	76,02	62,9
ТiO₂	0,05	0,42	0,26	0,81
Аl₂O₃	1,28	60,02	14,81	17,18
Fe₂O₃	4,88	0,07	0,07	3,63
FeO	1,72	-	0,86	1,18
МnО	0,03	0,004	0,01	0,08
MgO	37,49	0,20	0,36	2,09
СаО	<0,01	0,20	3,05	1,60
Na₂O	0,12	0,03	4,08	2,0
К₂О	0,1	0,02	0,19	2,63
Р₂O₅	0,05	0,30	0,16	0,23
ппп	18,02	0,19	0,08	5,40

Таблица 2
Состав	Содержание компонентов, мас.%	Свойства кордиеритовой керамики
Серпентинит	Кианитовый концентрат	Кварц-полевошпатовый концентрат	Легкоплавкая глина	Линейная усадка, %	Термостойкость при 1000°С, теплосмены	Плотность, г/см³	Пористость открытая, %	ТКЛР, 10^-61/°С (20-800°C)
№ п/п	1200°С	1250°С
1	28	43	3	26	1,1	1,2	>5	2,17	8,8	2,44
2	29,5	44,5	9	17	2	2,4	>5	2,24	5,1	2,46
3	31	46	16	7	2,2	3,5	>5	2,26	11,2	2,59
4	26	41	2	31	Оплавляется при 1200°С	-	-	-	-
5	32	47	18	3	Температура синтеза 1300-1400°С	-	-	-	-

Шихта для получения кордиеритовой керамики на основе природных сырьевых компонентов, включающих соединения магния, алюминия, кремния, отличающаяся тем, что она в качестве магнийсодержащего компонента содержит серпентинит, а в качестве алюминий- и кремнийсодержащих компонентов содержит кианитовый концентрат, кварц-полевошпатовый концентрат и легкоплавкую глину гидрослюдистого типа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

серпентинит	28-31
кианитовый концентрат	43-46
кварц-полевошпатовый концентрат	3-16
легкоплавкая глина гидрослюдистого типа	7-26

Похожие патенты:

Жаростойкие волокна // 2427546

Изобретение относится к жаростойким волокнам, полученным золь-гельным методом, которые могут быть использованы в качестве термоизолирующих материалов, например, в опорных конструкциях тел катализаторов для борьбы с загрязнением окружающей среды в автомобильной системе каталитического дожигания выхлопных газов и фильтров для твердых частиц в отработанных газах двигателя.

Способ получения кордиерита на основе дунита // 2378225

Изобретение относится к производству огнеупоров и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии. .

Способ получения кордиеритовых огнеупоров // 2359943

Изобретение относится к области технологий неорганических веществ и касается процессов получения кордиеритовых огнеупоров из смеси глины, периклаза и оксида алюминия.

Способ упрочнения пористой кордиеритовой керамики // 2305084

Высокопрочная кордиеритовая масса с низким расширением и высокой пористостью и способ ее получения // 2245307

Изобретение относится к керамическим массам для изготовления кордиеритовых изделий, применяемых в качестве каталитических носителей. .

Шихта для изготовления огнеприпаса // 2079467

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в технологии изготовления огнеупорных керамических материалов, в частности плит для вагонов бескапсельного обжига фаянсовых и майоликовых изделий.

Способ получения кордиерита // 2062771

Изобретение относится к огнеупорным конструкционным материалам и способам его получения. .

Шихта для получения кордиерита // 2040511

Изобретение относится к производству специальной технической керамики и огнеупоров и может быть использовано для изготовления термостойких и химически стойких электроизоляционных материалов, используемых в машиностроении, химической, электротехнической и огнеупорной промышленностях.

Керамическая масса для изготовления фильтров очистки расплавов металлов // 1477717

Изобретение относится к фильтрующим пористым керамическим материалам, предназначенным для фильтрации расплавов цветных металлов. .

Шихта для конструкционного керамического материала // 1456389

Изобретение относится к керамическим материалам, используемым в химической , нефтехимической, электротехнической отраслях промьшшенности, работающих в условиях высокоактивных кислотных и щелочных сред.

Шихта для получения кордиеритовой керамики // 2494995

Изобретение относится к огнеупорным конструкционным материалам для изготовления термостойких керамических изделий на основе кордиерита, которые могут найти широкое применение в металлургии, машиностроении и химической промышленности в качестве огнеупоров, фильтров и носителей катализаторов. Шихта для получения кордиеритовой керамики содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: каолин 7,1-77,34, пирофиллит 8,0-70,7, гидроксид алюминия 0,46-16, оксид магния 13,0-13,5,2 фторид магния 1,2-2,5. При оптимальных вариантах реализации изобретения шихта содержит химически активированные каолин и пирофиллит; причем она содержит тонкодисперсный пирофиллит с размером частиц 2-4 мкм. Технический результат изобретения: уменьшение потерь синтезируемого материала, получение кордиеритовой керамики с ориентированной пластинчатой структурой, обладающей низким значением ТКЛР и более высокими механической прочностью и термической стойкостью к воздействию циклических знакопеременных тепловых нагрузок. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ получения кордиеритовой массы для технической керамики // 2521873

Изобретение относится к производству технической керамики кордиеритового состава, обладающей высокой термостойкостью, прочностью и хорошими диэлектрическими свойствами. Получаемую согласно способу кордиеритовую массу можно использовать для получения изоляторов, носителей катализаторов для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в фильтрах для очистки воды, керамических изделий для обжиговых печей и др. В заявляемом способе в качестве минерала силлиманитовой группы используют обогащенный силлиманитовый концентрат, содержащий 10-15 мас.% кварца, который смешивают с тальком в соотношении 1:(0,7-0,9) мас.%. Измельчение и активацию полученной сырьевой смеси проводят в проточной центробежной дисковой мельнице, обеспечивающей механическое воздействие на смесь с центробежной силой, соответствующей ускорению 50-60 g, и времени пребывания смеси в зоне обработки 2-5 мин, обжиг сырьевой смеси, обработанной в мельнице, проводят при температуре 1200-1300°C в течение 1-2 часов. Техническим результатом заявляемого технического решения является получение кордиеритовой массы для изготовления керамики из более доступного исходного сырья и более экономичным, чем в прототипе, способом. 1 табл.

Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава // 2582146

Изобретение относится к производству стеклокристаллического материала радиотехнического назначения и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности. Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава включает измельчение аморфного стекла магнийалюмосиликатного состава мокрым способом до получения водного шликера с плотностью 2,00-2,02 г/см3, pH=2-4, тониной с остатком на сите 0,063 мм 7-9%, с содержанием частиц до 5 мкм - 30-38%, формование заготовок в пористые формы и их термообработку. Первую стадию термообработки проводят при 850°C с выдержкой в течение 3 часов, а вторую - при 1350-1360°C с выдержкой в течение 2-3 часов. Скорость подъема и снижения температуры не выше 500°C/ч. Технический результат изобретения - увеличение плотности спеченного материала до 96% от теоретической и снижение энергозатрат при его получении. 3 пр., 1 табл.

Жаростойкое покрытие для фехралевых сплавов электронагревателей // 2602261

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты фехралиевых сплавов. Технический результат изобретения - повышение прочности и термостойкости кордиеритовой керамики для электронагревательных элементов. Покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: однозамещенный фосфат алюминия Al(H2PO4)3 - 33,5, кордиеритовый порошок Mg2Al4Si5O18 - 37,5, порошок твердоэлектролитной циркониевой керамики ZrO2 - 4, вода дистиллированная H2O - 25.

Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава // 2619570

Изобретение относится к производству высокотермостойких радиопрозрачных стеклокерамических материалов, используемых в изделиях радиотехнического назначения. Технический результат – упрощение технологического процесса получения стеклокерамического материала. Способ включает измельчение стекла магнийалюмосиликатного состава мокрым способом до получения водного шликера с плотностью 2,06-2,20 г/см3, рН 8,0-9,5 и тониной с остатком на сите 0,063 мм 6,0-12,0% в присутствии натриевой соли полиакриловой кислоты в количестве 1,6-2,0% от объема загружаемой дисперсионной среды. Формуют заготовки и термообрабатывают их со скоростью подъема и снижения температуры не более 500°С в час. Термообработку отливок осуществляют в две стадии - при температуре первой стадии 850°C с выдержкой в течение 3 часов, далее при температуре в интервале 1330-1350°C с выдержкой в течение 1-3 часов. 2 пр., 1 табл.

Керамический материал // 2624475

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к материалам, предназначенным для использования в высокочастотном и сверхвысокочастотном диапазонах. Предлагаемый керамический материал содержит следующие компоненты, вес. %: MgO 6,2-13,0; Al2O3 23,4-33,3; ZnO 1,3-12,5; Mn2O3 1,2-12,1; SiO2 - остальное. Технический результат изобретения - получение керамического материала с низким уровнем диэлектрических потерь tgδε ≤4⋅10-4, при сохранении низкой величины диэлектрической проницаемости ε΄ 4,0±0,2 и влагопоглощения ≤0,1%. Предлагаемый материал позволит расширить номенклатуру материалов и создаваемых на их основе современных высокодобротных радиоэлектронных устройств. 9 пр., 2 табл.

Керамические частицы и способ их получения // 2640057

Расклинивающий агент для применения для разрыва геологических формаций получают из бокситовых руд и кальцийсодержащего соединения. Расклинивающий агент содержит, мас.%: 25-75 Al2O3, 0-70 SiO2, по меньшей мере 3 СаО и менее 0,1 кристобалита, а также по меньшей мере 5 (предпочтительно более 10) мас.% кальцийсодержащей кристаллической фазы, представляющей собой анортит. Технический результат изобретения – улучшение сопротивления раздавливанию проппанта. 18 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.

Способ изготовления керамических стеновых изделий и плитки // 2640437

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамических стеновых изделий и плитки. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии и изгибе получаемых керамических строительных материалов, повышение эффективности извлечения сапонитового продукта и обесшламливания оборотных вод алмазодобывающих предприятий, расширение сырьевой базы и улучшении экологической обстановки за счет использования техногенных отходов. Исходный сапонитовый продукт подвергают электрохимической сепарации с получением концентрата - сгущенного сапонитового продукта и обесшламленных техногенных вод. Получаемый концентрат электрохимической сепарации - сгущенный сапонитовый продукт содержит 580-620 г/дм3 твердой фазы. Влажность сгущенного сапонитового продукта доводят до 7-9% путем сушки при 100-110°С в течение 7-8 ч. Полусухое прессование ведут при давлении 16-24 МПа. Обжиг изделий ведут при температуре 800-900°С в течение 1,0-1,2 ч. 1 табл., 8 пр.