Комплексный органоминеральный дефлокулятор для шликерных керамических масс
Владельцы патента RU 2559280:
Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" (RU)
Изобретение относится к области получения комплексных дефлокуляторов для шликерных керамических масс, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах. Техническим результатом изобретения является повышение подвижности шликерной керамической массы при ее минимальной влажности, повышение прочности керамических изделий, снижение брака и стоимости готовой продукции за счет введения в шликер комплексного органоминерального дефлокулятора в количестве 0,10 мас.%. Заявленный комплексный органоминеральный дефлокулятор содержит, мас.%: пластификатор СБ-3 12, триполифосфат натрия 64, едкий натр 24. Пластификатор СБ-3 представляет собой продукт поликонденсации отходов производства резорцина с формальдегидом. Указанный комплексный органоминеральный дефлокулятор может вводиться в шликерные керамические массы в любой последовательности совместно или раздельно. 2 табл.
Изобретение относится к области получения комплексных дефлокуляторов для шликерных керамических масс, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах.
Одной из наиболее важных задач в технологии приготовления литейных шликерных керамических масс для керамических изделий является обеспечение достаточной их подвижности при минимальной влажности. Эта задача обычно достигается введением различных комплексных дефлокуляторов, способных существенно понизить вязкость систем при равной влажности.
Из уровня техники известна разжижающая добавка (дефлокулятор) для огнеупорных керамических систем по патенту РФ №2238921 «Комплексная разжижающая органоминеральная добавка для огнеупорных формовочных систем и способ изготовления материалов с ее применением». Известная добавка состоит из пластификатора СБ-5 и триполифосфата натрия при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%:
| пластификатор СБ-5 | 20 |
| триполифосфат натрия | 80 |
Недостатком аналога является недостаточная разжижающая эффективность, недостаточное снижение брака и стоимости готовой продукции.
В качестве прототипа выбрана известная комплексная органоминеральная добавка (дефлокулятор) [Здоренко Н.М. Реотехнологические свойства каолинитовых и каолинитгидрослюдистых глинистых масс с комплексной органоминеральной добавкой: дис. … канд. тех. наук: 02.00.11 / Н.М.Здоренко. Белгород: БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2009. - 140 с.], состоящая из триполифосфата натрия и пластификатора СБ-3, мас. %:
| пластификатор СБ-3 | 15 |
| триполифосфат натрия | 85 |
Недостатком прототипа является незначительное разжижение системы, что минимально повышает подвижность шликерной керамической массы, недостаточная прочность керамических изделий, полученных методом шликерного литья, и недостаточное снижение брака и стоимости готовой продукции.
Техническим результатом изобретения является повышение подвижности шликерной керамической массы при ее минимальной влажности, что обеспечит прочность керамических изделий и, как следствие, снизит брак и стоимость готовой продукции.
Технический результат достигается за счет того, что в комплексный органоминеральный дефлокулятор для шликерных керамических масс, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах, состоящий из пластификатора СБ-3 и триполифосфата натрия, вводят едкий натр при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| пластификатор СБ-3 | 12 |
| триполифосфат натрия | 64 |
| едкий натр | 24 |
Добавка СБ-3 известна как пластификатор для бетонных смесей [Ломаченко В.А., Косухин М.М., Ломаченко С.М., Шаблицкий В.Н. Действие суперпластификатора СБ-3 на бетонные смеси и бетоны // Строительные материалы. 2005. №6. С. 34-35].
Добавка СБ-3 (ТУ 24.211-80) представляет собой продукты поликонденсации отходов производства резорцина с формальдегидом. Для приготовления пластификатора СБ-3 используются отходы производства резорцина по ТУ-14-05-01-83, формалин по ГОСТ 1625-75, едкий натр технический по ГОСТ 2263-79. Суперпластификатор СБ-3 по ГОСТ 12.1.007-76 относится к веществам 4 класса опасности (малоопасные вещества).
Триполифосфат натрия и едкий натр широко применяются в керамической и огнеупорной промышленности. Однако введение в керамические шликерные массы триполифосфата натрия или едкого натра в качестве индивидуальных добавок, как и введение СБ-3, не приводит к столь эффективному разжижению шликерной керамической массы, как введение комплекса, содержащего СБ-3, триполифосфат натрия и едкого натра. Это связано с тем, что керамические шликерные массы являются сложной многокомпонентной системой и для эффективного разжижения необходимы комплексы, состоящие из нескольких компонентов.
Предложенный комплексный органоминеральный дефлокулятор отличается от прототипа тем, что содержит едкий натр, а компоненты предлагаемого комплексного органоминерального дефлокулятора вводятся при следующем соотношении: СБ-3, триполифосфат натрия и едкий натр 12%:64%:24% соответственно.
Для экспериментальной проверки эффективности предполагаемого комплексного органоминерального дефлокулятора готовили составы с различным соотношением вышеуказанных компонентов (таблица 1).
Шликерную керамическую массу, содержащую 53 мас.% глинистых компонентов, 32 мас.% отощающих компонентов и 15 мас.% плавней, готовили методом мокрого помола в шаровой мельнице. Оценивали подвижность шликерной керамической массы с предполагаемым комплексным органоминеральным дефлокулятором по времени истечения 100 мл данной массы после выдерживания их в покое в течение 30 с (первая текучесть) и в течение 30 мин (вторая текучесть), а также определяли коэффициент тиксотропии (К) и скорость набора массы (таблица 1, 2).
| Таблица 1 Составы комплексного органоминерального дефлокулятора |
|||||
| Содержание, мас.% | Первая текучесть, с | Вторая текучесть, с | К | ||
| СБ-3 | Триполифосфат натрия | Едкий натр | |||
| 10 | 60 | 30 | 31 | 34 | 1,35 |
| 62 | 28 | 27 | 31 | 1,32 | |
| 64 | 26 | 24 | 28 | 1,28 | |
| 66 | 24 | 28 | 32 | 1,31 | |
| 68 | 22 | 32 | 35 | 1,33 | |
| 121∗ | 60 | 28 | 25 | 28 | 1,26 |
| 62 | 26 | 20 | 24 | 1,23 | |
| 64∗ | 24∗ | 17∗ | 20∗ | 1,20∗ | |
| 66 | 22 | 19 | 22 | 1,22 | |
| 68 | 20 | 24 | 26 | 1,24 | |
| 14 | 60 | 26 | 40 | 43 | 1,43 |
| 62 | 24 | 35 | 37 | 1,38 | |
| 64 | 22 | 28 | 32 | 1,34 | |
| 66 | 20 | 33 | 36 | 1,37 | |
| 68 | 18 | 38 | 41 | 1,41 | |
| 1∗оптимальный состав комплексного органоминерального дефлокулятора |
Как видно из таблицы 1, оптимальным составом является комплексный органоминеральный дефлокулятор, содержащий, мас.%:
| пластификатор СБ-3 | 12 |
| триполифосфат натрия | 64 |
| едкий натр | 24 |
| Таблица 2 Оптимальное количество комплексного органоминерального дефлокулятора в шликерных керамических массах |
||||||
| Керамический шликер, мас.% | Предлагаемый состав, мас.% | Известный состав, мас.% | Первая текучесть, с | Вторая текучесть, с | К | Скорость набора массы, г/см2·мин |
| 99,94 | 0,06 | - | 36 | 39 | 1,4 | 0,068 |
| 99,92 | 0,08 | - | 28 | 28 | 1,3 | 0,072 |
| 99,90∗∗ | 0,10∗∗ | - | 17 | 20 | 1,2 | 0,090 |
| 99,8 | 0,12 | - | 19 | 22 | 1,3 | 0,075 |
| 99,885 | - | 0,115 | 50 | 80 | 1,6 | 0,052 |
| ∗∗оптимальное количество комплексного органоминерального дефлокулятора |
Как видно из таблицы 2, предложенный состав комплексного органоминерального дефлокулятора более эффективен по сравнению с аналогом и его меньше требуется добавлять в шликерные керамические массы. Снижение количества комплексного органоминерального дефлокулятора в шликерных керамических массах по сравнению с аналогом с 0,115 мас.% до 0,10 мас.% позволит снизить себестоимость конечного продукта. Кроме того, предложенный способ позволяет дополнительно снизить себестоимость готовой продукции за счет снижения количества дорогостоящих компонентов комплексного органоминерального дефлокулятора: СБ-3 - 12% вместо 15%, триполифосфат натрия - 64% вместо 85%. Оба известных компонента довольно дороги и снижение на 3% и 21% соответственно приведет к значительной экономии, так как едкий натр из-за его дешевизны не даст значительного увеличения стоимости комплексного органоминерального дефлокулятора, а следовательно, и готовой продукции.
Увеличение скорости набора массы свидетельствует о том, что разработанный комплексный органоминеральный дефлокулятор улучшает фильтрационные свойства шликерной керамической массы, что, в свою очередь, сокращает продолжительность технологического процесса и позволяет увеличить объем выпускаемой продукции.
Из приведенных выше примеров видно, что заявленное вещество позволяет повысить подвижность шликерной керамической массы, применяемой при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах, и прочности данных изделий, снизить брак и стоимость готовой продукции. Таким образом, заявленный технический результат достигнут.
Комплексный органоминеральный дефлокулятор для шликерных керамических масс, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах, состоящий из пластификатора СБ-3 и триполифосфата натрия, отличающийся тем, что в комплекс вводят едкий натр при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| пластификатор СБ-3 | 12 |
| триполифосфат натрия | 64 |
| едкий натр | 24 |
