[go: up one dir, main page]

RU2458886C1 - Mixture for producing cordierite ceramics - Google Patents

Mixture for producing cordierite ceramics Download PDF

Info

Publication number
RU2458886C1
RU2458886C1 RU2010150250/03A RU2010150250A RU2458886C1 RU 2458886 C1 RU2458886 C1 RU 2458886C1 RU 2010150250/03 A RU2010150250/03 A RU 2010150250/03A RU 2010150250 A RU2010150250 A RU 2010150250A RU 2458886 C1 RU2458886 C1 RU 2458886C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
concentrate
ceramics
cordierite
quartz
Prior art date
Application number
RU2010150250/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010150250A (en
Inventor
Галина Алексеевна Лебедева (RU)
Галина Алексеевна Лебедева
Татьяна Владимировна Попова (RU)
Татьяна Владимировна Попова
Вера Петровна Ильина (RU)
Вера Петровна Ильина
Владимир Владимирович Щипцов (RU)
Владимир Владимирович Щипцов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук
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 Учреждение Российской академии наук Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук
Priority to RU2010150250/03A priority Critical patent/RU2458886C1/en
Publication of RU2010150250A publication Critical patent/RU2010150250A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2458886C1 publication Critical patent/RU2458886C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to production of engineering ceramics and specifically to compositions of mixtures for producing cordierite ceramics. The mixture for producing cordierite ceramics contains serpentinite, kyanite concentrate, quartz-feldspar concentrate and hydromicaceous type low-melting clay, with the following ratio of components in wt %: serpentinite - 28-31; kyanite concentrate - 43-46; quartz-feldspar concentrate - 3-16; hydromicaceous type low-melting clay - 7-26.
EFFECT: reduced linear shrinkage make of articles.
2 tbl

Description

Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики.The invention relates to the production of technical ceramics, and in particular to compositions of mixtures for producing cordierite ceramics.

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.).A known raw material mixture for producing cordierite ceramics from natural materials containing magnesium, silicon and aluminum compounds, including serpentinite rock, which uses asbestos ore and kaolin dressing wastes in the ratio (1: 1.5) - (1: 5), and also additionally containing cordierite at a mass fraction of up to 50%, previously synthesized from a mixture of serpentinite rock and kaolin, taken in a 1: 1 ratio. The products are fired at a temperature of 1250-1400 ° C (RF Patent No. 20186878, С04В 35/18, 1994).

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.A disadvantage of the known composition is the high temperature of the synthesis of ceramics, as well as the introduction of pre-synthesized cordierite into the mixture, which leads to a complication of the technology and an increase in energy consumption for ceramic production.

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).The composition of the mixture for obtaining cordierite ceramics from natural raw materials, including talc as a magnesium-containing component, and refractory clay of a quartz-kaolinite-hydromica composition and aluminum hydroxide, as well as additionally containing finely ground, pre-synthesized cordierite, is also adopted as a mixture in an amount of 10-15 wt.%. The grinding of the raw material mixture is carried out in a vibrocentrifugal mill, during which mechanochemical activation of the mixture is carried out to obtain a highly active powder with an average particle size of 10 μm. Products are formed from the obtained powder by the semi-dry pressing method, and the products are fired at 1200-1260 ° C. The known composition and method of preparation of the charge allows to reduce the firing temperature of products (Khabas T.A., Vereshchagin V.I., Vakalova T.V., Kirchanov A.A., Kulikovskaya I.A., Kozhevnikova I.G. Low-temperature synthesis of cordierite phases in ceramic masses from natural raw materials / Refractories and technical ceramics. 2002. No. 10. S.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.The disadvantage is that the resulting cordierite ceramic has a high value of linear shrinkage. The linear shrinkage of cordierite ceramics obtained at 1200 ° C from burdens without the addition of ground cordierite is 17%, and with the addition of 9%, which complicates the production of ceramic products of complex geometric shapes. The need for mechanical activation of the mixture before molding, which requires special equipment, and the introduction of pre-synthesized milk-dairy cordierite into the mixture to reduce linear shrinkage makes the process labor-consuming and energy-intensive.

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.The basis of the present invention is the task of developing the composition of the mixture to obtain cordierite ceramics without introducing additives of pre-synthesized fine-ground cordierite according to a simplified, energy-saving technology using natural raw materials, which allows to expand the raw material base for its production.

Техническим результатом изобретения является снижение линейной усадки керамики.The technical result of the invention is to reduce the linear shrinkage of ceramics.

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.This is achieved by the fact that the mixture for producing cordierite ceramics based on natural raw materials, including compounds of magnesium, silicon, aluminum, according to the invention contains serpentinite as a magnesium-containing component, contains kyanite concentrate, quartz-feldspar concentrate and fusible materials as aluminum and silicon-containing components clay of hydromica type with the following ratios of components (wt.%): serpentinite - 28-31; kyanite concentrate 43-46, quartz-feldspar concentrate - 3-16, fusible clay of hydromica type 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.Serpentinite is the host rock of the Aganozero chromite deposit and consists of serpentine mixed with chlorite, magnesium carbonates, talc, magnetite.). Kyanite concentrate is an enrichment product of kyanite ores of the Khizovaara deposit (Karelia). Quartz-feldspar concentrate is an enrichment product of quartz-feldspar gneisses of the Chupinskaya Formation (Karelia) and consists of quartz and feldspar. Fusible clay consists of hydromica, quartz, feldspars, iron oxides and hydroxides.

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.The chemical composition of these raw materials of the charge are given in table 1. Used in the inventive charge natural components of the specified chemical composition in the proposed quantitative limits allow at a firing temperature of 1200-1250 ° C to obtain ceramics with a cordierite content of 50-60%, the synthesis of which begins at 1150 ° C without introducing into the composition of the mixture pre-synthesized cordierite and to provide, compared with the prototype, a decrease in linear shrinkage of ceramics at a firing temperature of 1200-1250 ° C in 2.6-8 times.

Использование заявляемой шихты позволяет расширить сырьевую базу для получения кордиеритовой керамики и повысить технологичность процесса за счет его упрощения и удешевления.The use of the inventive charge allows you to expand the raw material base for cordierite ceramics and increase the manufacturability of the process due to its simplification and cost reduction.

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.The invention is implemented as follows. The individual components of the mixture are crushed and subjected to homogenization in any mixer in the ratios shown in table 2. Ceramic products are obtained by semi-dry pressing, calcined in air at a temperature of 1200-1250 ° C for two hours and cooled. The thermal coefficient of linear expansion (TEC) was determined on a dilatometer DKV-5AM-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».The cordierite content in ceramics was determined by x-ray phase analysis. Linear shrinkage was determined according to the generally accepted method by measuring the diameter of the samples before and after heat treatment. Heat resistance, density and open porosity were determined according to GOST 24409-80 “Electrotechnical ceramic materials. Test Methods. "

В таблице 2 представлены составы предлагаемой шихты и свойства полученных керамических изделий (составы 1-3).Table 2 presents the compositions of the proposed mixture and the properties of the obtained ceramic products (compositions 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.Table 2 shows the compositions 4 and 5 with the transcendental values of the components of the mixture to prove that the proposed composition of the mixture is the best to achieve the claimed technical result. Compositions 4 and 5 show the inappropriateness of going beyond the claimed ratio of the natural components of the mixture, since this leads to the fusion of the ceramic mass at 1200 ° C or to an increase in the firing temperature.

Рентгенографическим методом определено, что полученная из заявленной шихты керамика содержит 50-60% кордиерита.X-ray diffraction method determined that the ceramics obtained from the claimed mixture contains 50-60% cordierite.

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.From table 2 it follows that the claimed mixture allows to reduce the linear shrinkage of cordierite ceramics obtained at a firing temperature of 1200-1250 ° C in 2.6-8 times compared with the prototype, in which the linear shrinkage is 9%, provided that the additive is preliminarily added to the mixture synthesized cordierite.

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.Reducing linear shrinkage allows to obtain cordierite ceramic products of complex geometric shape, which helps to expand the field of their practical use. The manufacturability and economic efficiency of the inventive charge is due to the reduction of energy consumption and the simplification of the technological process by eliminating the mechanical activation of the feedstock and the preliminary synthesis of cordierite additives. In addition, the practical use of the inventive charge will expand the raw material base for cordierite ceramics.

Таблица 1Table 1 Химический состав природных материаловThe chemical composition of natural materials Вид сырьяType of raw material СерпентинитSerpentinite Кианитовый концентратKyanite concentrate Кварц-полевошпатовый концентратQuartz-feldspar concentrate Глина гидрослюдистого типаClay hydromicaceous type SiO2 SiO 2 32,4432,44 38,6438.64 76,0276.02 62,962.9 ТiO2 TiO 2 0,050.05 0,420.42 0,260.26 0,810.81 Аl2O3 Al 2 O 3 1,281.28 60,0260.02 14,8114.81 17,1817.18 Fe2O3 Fe 2 O 3 4,884.88 0,070,07 0,070,07 3,633.63 FeOFeO 1,721.72 -- 0,860.86 1,181.18 МnОMnO 0,030,03 0,0040.004 0,010.01 0,080.08 MgOMgO 37,4937.49 0,200.20 0,360.36 2,092.09 СаОCaO <0,01<0.01 0,200.20 3,053.05 1,601,60 Na2ONa 2 O 0,120.12 0,030,03 4,084.08 2,02.0 К2ОK 2 O 0,10.1 0,020.02 0,190.19 2,632.63 Р2O5 P 2 O 5 0,050.05 0,300.30 0,160.16 0,230.23 пппppp 18,0218.02 0,190.19 0,080.08 5,405.40

Таблица 2table 2 Состав Structure Содержание компонентов, мас.%The content of components, wt.% Свойства кордиеритовой керамикиProperties of cordierite ceramics СерпентинитSerpentinite Кианитовый концентратKyanite concentrate Кварц-полевошпатовый концентратQuartz-feldspar concentrate Легкоплавкая глинаFusible clay Линейная усадка, %Linear shrinkage,% Термостойкость при 1000°С, теплосменыHeat resistance at 1000 ° С, heat exchange Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 Пористость открытая, %Open porosity,% ТКЛР, 10-61/°С (20-800°C)TECL, 10 -6 1 / ° С (20-800 ° C) № п/пNo. p / p 1200°С1200 ° C 1250°С1250 ° C 1one 2828 4343 33 2626 1,11,1 1,21,2 >5> 5 2,172.17 8,88.8 2,442.44 22 29,529.5 44,544.5 99 1717 22 2,42,4 >5> 5 2,242.24 5,15.1 2,462.46 33 3131 4646 1616 77 2,22.2 3,53,5 >5> 5 2,262.26 11,211,2 2,592.59 4four 2626 4141 22 3131 Оплавляется при 1200°СMelts at 1200 ° C -- -- -- -- 55 3232 4747 18eighteen 33 Температура синтеза 1300-1400°СThe synthesis temperature of 1300-1400 ° C -- -- -- --

Claims (1)

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
The mixture for producing cordierite ceramics based on natural raw materials, including compounds of magnesium, aluminum, silicon, characterized in that it contains serpentinite as a magnesium-containing component, and contains kyanite concentrate, quartz-feldspar concentrate and low-melting clay as aluminum and silicon-containing components hydromica type in the following ratio of components, wt.%:
serpentinite 28-31 kyanite concentrate 43-46 quartz feldspar concentrate 3-16 fusible clay of hydromica type 7-26
RU2010150250/03A 2010-12-07 2010-12-07 Mixture for producing cordierite ceramics RU2458886C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150250/03A RU2458886C1 (en) 2010-12-07 2010-12-07 Mixture for producing cordierite ceramics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150250/03A RU2458886C1 (en) 2010-12-07 2010-12-07 Mixture for producing cordierite ceramics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010150250A RU2010150250A (en) 2012-06-20
RU2458886C1 true RU2458886C1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46680562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150250/03A RU2458886C1 (en) 2010-12-07 2010-12-07 Mixture for producing cordierite ceramics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2458886C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764731C1 (en) * 2020-12-20 2022-01-20 Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «Керамические системы» Cordierite-based material for ceramic substrates and its production method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU310884A1 (en) * Р. М. Зайонц , Г. Г. Уль нова CERAMIC MASS FOR CHEMICAL MANUFACTURING
SU1151528A1 (en) * 1984-01-03 1985-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Теплоизоляционных И Акустических Строительных Материалов И Изделий Method of manufacturing magnesia ceramic articles
RU2093491C1 (en) * 1995-07-25 1997-10-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН Method of preparing facing ceramic tiles
EP1178023A1 (en) * 2000-08-04 2002-02-06 Alcoa Chemie GmbH High density refractory material containing calcium hexaluminate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU310884A1 (en) * Р. М. Зайонц , Г. Г. Уль нова CERAMIC MASS FOR CHEMICAL MANUFACTURING
SU1151528A1 (en) * 1984-01-03 1985-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Теплоизоляционных И Акустических Строительных Материалов И Изделий Method of manufacturing magnesia ceramic articles
RU2093491C1 (en) * 1995-07-25 1997-10-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН Method of preparing facing ceramic tiles
EP1178023A1 (en) * 2000-08-04 2002-02-06 Alcoa Chemie GmbH High density refractory material containing calcium hexaluminate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХАБАС Т.А. и др. Низкотемпературный синтез кордиеритовой фазы в керамических массах из природного сырья. Огнеупоры и техническая керамика, 2002, №10, с.42-46. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764731C1 (en) * 2020-12-20 2022-01-20 Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «Керамические системы» Cordierite-based material for ceramic substrates and its production method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010150250A (en) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Belhouchet et al. Improvement of mechanical and dielectric properties of porcelain insulators using economic raw materials
US4142879A (en) Method for producing low expansion ceramics
US20120021890A1 (en) Preparation of sintered cordierite glass-ceramic bodies
Wons et al. Effect of thermal processing on the structural characteristics of fly ashes
Addis et al. Sugarcane Bagasse ash substituent feldspar for the production of porcelain electrical insulators
RU2374206C1 (en) Raw mixture for making ceramic objects
RU2458886C1 (en) Mixture for producing cordierite ceramics
Ochen et al. Effect of quartz particle size on sintering behavior and flexural strength of porcelain tiles made from raw materials in Uganda
Negmatov et al. High-voltage electric insulators based on wollastonite
RU2415105C2 (en) Ceramic mixture for making porcelain ware
CN113461331A (en) Ceramic glaze material with far infrared radiation function and ceramic rock plate
RU2433106C2 (en) Method of producing heat-insulating calcium hexaaluminate material
RU2164503C2 (en) Blend for preparing ceramics
Jayaweera et al. Effects of kaolin with high silica content on properties of ceramic tiles
Sousa et al. Thermal transformations of red wall tile pastes
RU2361844C2 (en) Method for production of ceramic products
RU2478590C1 (en) Slag fluxing agent
CN1096999A (en) Olivine and iolite porcelain
RU2818395C1 (en) Mixture composition for producing cordierite ceramics
Wang et al. Characterization of anorthite-based porcelain prepared by using wollastonite as a calcium source
JP2009215115A (en) Composition for low-temperature firing porcelain, and manufacturing method thereof
RU2633463C1 (en) Method for producing charge for corundum ceramics (versions)
Ogbonda et al. Enhancement of mechanical and dielectric properties of porcelain insulators using locally available raw materials
RU2725204C1 (en) Ceramic mixture
Mukhopadhyay et al. Consideration of alternate raw materials for porcelain tile manufacture: the effect of the incorporation of fired scrap and pyrophyllite

Legal Events

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

Effective date: 20131208