Шихта для получения сиалона

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЙЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттубкик

<>823356

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)м. к . (22) Заявлено 120279 (21) 2747286/29-33 с присоединением заявим Йо

С 04 В 35/58

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 666.798. 2(088.8) Опубликовано 230481 Бюллетень N9 15

Дата опубликования описания 230481

Г !

1 (1 !

Институт горючих ископаемых Министерства угол(ьйОЙ, ;,::.„ ( промышленности СССР (72) Авторы изобретения

9.В.Иткин, Л.A.Êoñò, Н.Н.Новикова, Л.А.Синькова и М.Я.Шпирт (71) Заявитель (54) шихтА для Пслу Пния сИАЛОНА, Изобретение относится а .получению кремнийалюминийоксинитридов, получивших общее наименование сиалона, и может быть использовано в керамической, химической и металлургической промышленности.для производства материалов, устойчивых к тепловому удару и воздействию агрессивных сред при высоких температурах.

Известны шихты для получения сиалона, состоящие из чистых нитрида кремния (з =Ы й4 40 масс. Ъ и .окиси алюминия 60 масс.. %(1(, каолина 12( и смеси каолиновой глины SO .масс. Ъ, углерода или сажи 19 масс. Ъ и катали.15 затора 1 масс. В (ЗЗ.

Недостатками известных шихт для получения сиалона является применение дорогих компонентов шихты(чистые нитрид кремния, окись алюминия(1),катали- 20 затор(,3)и необходимость длительной термической обработки компонентов в специальных условиях(22 ч в аммиачноводородной среде при 1400 С(2Г,2 ч в среде азота при 1440 С в присутствии катализатора 31 ).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому .результату является шихта для получения сиалона, состоящая из смеси гли- ЗО ны и рисовой шелухи или древесного угля (41 .

Недостатки- этой шихты - применение древесного угля и необходимость двухстадийной термической обработки в течение более 4 ч, что приводит к удорожанию шихты и низкой производительности процесса. ее переработки.

Цель изобретения — удешевление процесса получения сиалона при одновременной его интенсификации.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения сиалона содержит углистый аргиллит и предварительно обожженный углистый аргиллит при следующем соотношении компонентов, масс. В: углистый аргиллит

75-85, обожженный углистый аргиллит

15-25, причем в качестве аргиллита применяются отходы добычи или ot5oraщения угля, содержащие 60-80% метаморфизованных глинистых минералов, 5-10% кварца и 20-35% тонкодисперсного органического вещества.

Углистый аргиллит и предварительно обожженный углистый аргиллит являются сложными системами, состоящими, главным образом, из глинистого материала и равномерно распределенного в нем тонкодисперсного углесодер823356

4.жащего материала. Высокая дисперсность и особенности генетической связи реагирующих компонентов шихты обеспечивают интенсификацию процесса азотирования по сравнению с искусственны ми смесями глинистого и углеродсодер жащего компонентов.

Введение в состав шихты предвари- тельно обожженного углистого аргиллита или золы угля, имеющих повышенную микропористость (до 54-55 об. В), позволяет повысить пористость гранул шихты на 60-80% и, соответственно, увеличить ее газопроницаемость, что приводит к интенсивной диффузии азота внутрь гранул шихты и интенсификации процесса азотирования. Углистый 15 аргиллит, входящий в состав шихты. для получения сиалона, является отходом добычи или обогащения углей, поэтому его применение значительно повышает технико-экономическую эф- 20 фективность производства и, кроме того, расширяет сырьевую базу производства сиалона.

Шихту для получения сиалона готовят следующим образом. 25

Углистый аргиллит дробят до крупности. менее 0,5 мм. Обожженный Углистый аргиллит получают в любом обжиго" вом аппарате, например топке с цепной решеткой; при температуре более высокой, чем температура воспламене« ния входящего в состав аргиллита топлива. Вместо обожженного аргиллита можно использовать также золу угля.

Обожженный аргиллит дробят до крупности менее 0,2 мм. Компоненты дозируют, тщательно смешивают и гранулируют.

Содержание углистс@о аргиллита в шихте более 853 приводит к снижению

Яэкаэателей процесса иэ-эа протека- 40 ния преимущественно реакций карбидообразования. При содержании углистого аргиллита менее 755 соотношение восстановитель: окисел (в пересчете на сумму 5102 и АР203 в аргиллите) становится меньше стехиометрического, что резко ухудшает основные показатели процесса. Получение сиалона из шихты ведут .при 14500С в течение

1,5 ч в атмосфере азота.

Пример. 1, Углистый аргиллит, являющийся отходом добычи углей, состара, масс. Ъ: 5102 35,5;А1209 20,8, С 22,1, Летучие 14,5, Т102 1 0

СеЬ+М90 3,0, К20 + йа20 3,0 подвергают дроблению до крупности частиц 55 не более 0,5 мм. Обоженный углистый ,аргиллит получают сжиганием аргиллита в топочном устройстве с цепной решеткой с последующим дроблением до крупности частиц менее 0,2 мм. Из ф обожженного аргиллита состава, масс.Ъ:, .SiO2 60,4, Al@O@ 37,8; Ti02 0,5

ВНИИПИ Заказ 1994/2

Филиал ППП "Патент", CaO + NgO 0,6; К О + йа20 0,7 составляют шихту, в которой количество углистого аргиллита. составляет ">

75 масс. %, обожженного аргиллита

25 масс. Ъ. После перемешивания ком.понентов шихту гранулируют на тарель.чатом грануляторе до образования гранул диаметром 3-7 мм. Гранулы помещают в электрическую печь и подвергают термообработке в среде газообразного при 1450 С в течение 1,5 ч.Содержание связанного азота в полученном сиалоне составляет 28,2% (при допустимом содержании не менее 8Ъ) . Карбид кремния обнаружен в следовых количествах.

Пример 2. Omas проводят аналогично примеру 1, но содержание углистого аргиллита в шихте составляет

80%, а обожженного аргиллита - 20%.

Содержание связанного азота в сиалоне 20,5%, кроме того фиксируется наличие карбида кремния (около 2%).

Пример 3. Опыт проводят аналогично примерам 1 и 2, но содержание углистого аргиллита в шихте составляет 853, а обожженного аргиллита—

15%. Содержание связанного азота в сиалоне 8,8Ъ.при увеличении содержания карбида кремния до 12%.

Получейный сиалон стоек к воздействию горячих концентрированных растворов кислот (соляной, серной, азот.ной) и ЗОВ-ного раствора едкого натра, а так><е к длительному нагреванию при

1200ОС и тепловому удару.

Формула изобретения 1. Шихта для получения сиалона, содержащая глинистый и углеродсодержащий компоненты, о т л и ч а ю щ а я.— с я тем, что, с целью удешевления процесса при одновременной его интенсификации, она содержит в качестве указанных компонентов углистый аргиллит и предварительно обожженный углистый аргиллит при следующем соотношении компонентов, масс. Ъ:

Углистый аргиллит 75-85

Обожженный углистый аргиллит 15-25

2. Шихта по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что в качестве ар. гиллита она содержит отходы добычи или обогащения угля, содержащие

60-80% метаморфизованных глинистых минералов,5-10% кварца и 20-35% тонкодисперсного органического вещества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Tsuge А., inone„H., Komeya К.

„Japanese ceramic 5ос., 1972, Р 28.

2. Wild S. .J, of Materials Sci.

1976, 9 11.

3, Lee G. „Industria1 Heating.

1975, V. 43, Р 4, р. 50-53.

4. Патент США Р 3960581, кл. 106-65, опублик. 1976.

9 Тираж 660 Подписное г.ужгород, ул.Проектная,4