RU2524724C1 - Способ получения керамических изделий на основе волластонита - Google Patents
Способ получения керамических изделий на основе волластонита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524724C1 RU2524724C1 RU2013124365/03A RU2013124365A RU2524724C1 RU 2524724 C1 RU2524724 C1 RU 2524724C1 RU 2013124365/03 A RU2013124365/03 A RU 2013124365/03A RU 2013124365 A RU2013124365 A RU 2013124365A RU 2524724 C1 RU2524724 C1 RU 2524724C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wollastonite
- slip
- vermiculite
- clay
- products
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 19
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 28
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 59
- 239000000047 product Substances 0.000 description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 21
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 9
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(oxo)silane;hydrate Chemical compound O.[Ca].O[Si](O)=O UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000007115 recruitment Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии производства футеровочных и функциональных конструкционных керамических элементов оснастки металлопроводов литейных установок алюминиевой промышленности. Техническим результатом изобретения является снижение плотности теплопроводности, повышение термостойкости и химической устойчивости к алюминиевым расплавам до температуры 1000°C. Способ получения керамических изделий на основе волластонита включает приготовление водного шликера из смеси природного волластонита, глины и вермикулита, формование изделий, сушку и обжиг. Смесь для шликера содержит следующие компоненты, мас. %: волластонит - 50-65; вермикулит - 15-20; глина - 5-10; глиноземистый цемент - 15-20. Причем приготовление шликера осуществляют в смесителе путем перемешивания в течение не более 30 минут с добавлением воды в количестве 40-45% от массы сухих компонентов, а формование изделий проводят с виброутряской в непористые формы. 7 пр.
Description
Изобретение относится к технологии производства футеровочных и функциональных конструкционных керамических элементов оснастки металлопроводов литейных установок алюминиевой промышленности, в которой экологически чистые волластонитовые материалы, отличающиеся высокой химической инертностью к расплаву алюминия, находят все более широкое использование.
Известен способ изготовления формованных изделий из легкого гидратированного силиката кальция ксонотлитового типа [Патент Японии №2757877, B2 3141172 A, опубл. 26.10.89 г.], сущность которого заключается в том, что исходный порошковый кремнеземистый материал смешивают с известняковым материалом при молярном соотношении CaO/SiO2, составляющем 0,7-1,1, добавляют порошок металлического алюминия, полученное тесто заливают в рамочную форму, вспенивают и выдерживают. Формованный продукт обрабатывают в автоклаве паром высокого давления при температуре 190-240°C до тех пор, пока количество образовавшегося ксонотлита не достигнет ~35% от общей массы композиции, затем обжигают при температуре 750°C. Полученное изделие обладает объемной плотностью 0,3-0,8 г/см3 и прочностью при сжатии ~20 МПа и может использоваться длительное время при температуре поверхности около 750°C.
Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса, потребность в сложном дорогостоящем оборудовании, каким являются автоклавы высокого давления, и проблематичность изготовления сложнопрофильных изделий.
Известна технология получения изделий для алюминиевой промышленности из концентрата природного волластонита с добавками каолина 25-30% мас. и активатора спекания, включающая подготовку шихты, формование заготовки методом полусухого прессования с последующей сушкой, обжигом при температуре 950-1000°C и механической обработкой [Алексеев М.К. и др. Керамические материалы для металлургии. «Наука-производству», 1999, №9, с.25-26]. Материал изделий имеет плотность 1,66-1,70 г/см3, прочность при статическом изгибе 15-20 МПа, химически устойчив к расплаву алюминия.
Основными недостатками описанного способа являются запыленность рабочих мест при подготовке формовочных масс и заполнении пресс-форм, необходимость механической обработки заготовок, невозможность изготовления сложнопрофильных габаритных изделий и проблематичность получения легковесных материалов с плотностью порядка 1,0 г/см3.
Последнее связано с тем, что величина давления прессования, обеспечивающего даже минимальную прочность формовки, приводит к разрушению высокопористых наполнителей шихты, например вермикулита, который обычно вводят в материал для целенаправленного регулирования его плотности.
Известен способ получения листового теплоизоляционного материала на основе волластонита, описанный в патенте РФ №2132829, C04B 28/18, опубл. 10.07.99 г. Способ включает:
- совместное сухое измельчение 6-12% мас. негашеной извести и 24 -38% мас. кварцевого песка;
- увлажнение смеси после измельчения до влажности 40% с целью гашения извести;
- перемешивание 50-70% мас. волластонита с водной суспензией алюминиевой пудры (~0,3% мас.);
- перемешивание смеси гашеной извести, кварцевого песка, волластонита и алюминиевой пудры при увлажнении смеси до влажности 35-40%;
- формование листового материала виброспособом;
- запаривание влажного отформованного материала в автоклаве при давлении насыщенного пара 1,0-2,6 МПа и температуре 180-250°C в течение 12-24 ч;
- сушку при 250-350°C в течение 1,5-3,0 ч;
- обжиг при 850-900°C в течение 4-6 ч. Данный способ позволяет получать листовой теплоизоляционный материал с плотностью 0,75-1,15 г/см3 и пределом прочности при сжатии 4-6 МПа. Материал может использоваться при контакте с алюминиевым сплавом при температуре до 1000°C.
Недостатками данного технического решения являются:
необходимость использования сложного дорогостоящего оборудования - автоклавов высокого давления;
- невозможность изготовления сложнопрофильных изделий;
- низкая прочность материала;
- сложность подготовки исходного волластонита;
- образование значительных щелочных стоков и необходимость в дорогостоящей очистке этих стоков от щелочи.
Известен также способ получения керамических изделий на основе волластонита [Патент РФ №2298537, C1 C04B 33/28, опубл. 10.05.2007 г.], включающий:
одновременный мокрый помол следующих компонентов в соотношении, % мас.: природный волластонит 70-80, каолин 10-20, глина 5-10 с добавлением воды в количестве 27-32% от массы сухих компонентов, жидкого стекла и кальцинированной соды в качестве стабилизаторов;
- формование изделий шликерным литьем в пористые формы;
- обжиг при 950-1000°C в течение 1-3 ч.
Недостатками данного технического решения являются:
- большая продолжительность процесса набора заготовки при формовании крупногабаритных и сложнопрофильных изделий;
- сложность изготовления толстостенных изделий (толщиной более 35 мм);
недостаточная термостойкость и сравнительно высокая теплопроводность материала, ограничивающие его применение во многих узлах керамической оснастки литейных агрегатов.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения керамических изделий на основе волластонита [Патент РФ №2358951, C1 C04B 33/28 (2006.01), C04B 35/16 (2006.01), опубл. 20.06.2009 г.] (прототип), включающий:
- приготовление водного шликера путем одновременного помола природного волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла и кальцинированной соды при следующем соотношении компонентов шликера, мас.%: волластонит 75-80, каолин 12-15, глина 8-10, жидкое стекло и кальцинированная сода 0,3 и 0,2 соответственно, при влажности шликера 29-30% мас.%;
- введение в шликер вермикулита вспученного с зерновым составом 0,6-2,5 мм в количестве 2,0-3,0% от массы шликера;
- формование изделий в пористые формы;
- сушку;
- обжиг.
Недостатками данного технического решения являются:
- сравнительно большая продолжительность процесса набора крупногабаритных и толстостенных заготовок (>20 часов);
- сложность изготовления толстостенных изделий (>70 мм), а также толстостенных изделий с низкой плотностью (~1,0 г/см3);
- сравнительно высокая плотность (1,30-1,40 г/см3) и теплопроводность материала, ограничивающие его применение в некоторых узлах металлопроводов литейных агрегатов, например, в качестве легковесной керамической теплоизоляции, а также элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия.
Задачей изобретения является сокращение продолжительности технологического цикла производства крупногабаритных легковесных изделий на основе природного волластонита, расширение ассортимента волластонитовых изделий для алюминиевой промышленности, обладающих пониженными плотностью и теплопроводностью и повышенной термостойкостью с сохранением химической устойчивости к алюминиевым расплавам до температуры 1000°C.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения керамических изделий на основе волластонита, включающем приготовление водного шликера из смеси природного волластонита, глины и вермикулита, формование изделий, сушку и обжиг, в смесь дополнительно вводят глиноземистый цемент в количестве 15-20 мас.% при соотношении остальных компонентов, мас.%: волластонит 50-65, вермикулит 15-20, глина 5-10, приготовление шликера осуществляют в смесителе путем перемешивания в течение не более 30 минут с добавлением воды в количестве 40-45% от массы сухих компонентов, а формование изделий проводят с виброутряской в непористые формы.
Преимуществами указанного способа являются:
- сокращение продолжительности твердения заготовок при формовании изделий в 2 раза;
- возможность изготовления крупногабаритных легковесных изделий толщиной >70 мм и плотностью около ~1,0 г/см3, что позволяет расширить ассортимент волластонитовых изделий для алюминиевой промышленности;
- возможность получения материала с низкой плотностью и, соответственно, пониженной теплопроводностью с сохранением химической устойчивости к алюминиевым расплавам до температуры 1000°C, позволяющая расширить области применения волластонитовой керамики в качестве теплоизоляционного футеровочного и функционального конструкционного материала.
Материал, описанный в прототипе, характеризуется высокой химической устойчивостью к алюминиевым расплавам до 1000°C в значительной степени за счет большого содержания волластонита (75-80% мас.).
В заявляемом способе содержание волластонита ниже, чем в способе-прототипе, 50-65% мас., однако в сочетании со столь же устойчивыми к алюминию соединениями (вермикулит, алюминаты кальция) материал, в целом, имеет высокую стойкость к воздействию расплавов A1.
В способе-прототипе количество вермикулита в шликере определяется его литейными качествами и не может превышать 3% мас. В предлагаемом способе количество вводимого вермикулита может быть существенно выше - до 20% мас. за счет того, что способ виброутряски позволяет осуществлять формование из густых литейных мас.
Введение такого количества легковесного высокопористого вермикулита в состав шликера обусловливает получение керамики с более низкой плотностью - 0,9÷1,1 г/см3 и, как следствие, с более низкой теплопроводностью, чем у материала-прототипа. Этот комплекс свойств и позволяет использовать заявляемый материал в качестве легковесной керамической теплоизоляции, а также элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия.
При добавлении в шликер вермикулита в количестве выше 20% мас. получаемый материал имеет низкую прочность и склонен к разрушению при приложении минимальных механических нагрузок. Для большинства применений керамических изделий в литейном производстве попадание крошки и кусков огнеупора в металл недопустимо.
При содержании вермикулита в шликере ниже 15% мас. в процессе формования изделий способом виброутряски происходит расслоение шликера и всплытие крупных частиц вермикулита. При этом формируется более плотная нижняя часть и рыхлый непрочный верхний слой заготовки, что является дефектом изделий. Кроме того, при уменьшении содержания вермикулита менее 15% мас. повышаются плотность и теплопроводность материала, что препятствует его применению в качестве легковесного огнеупора.
К важным технологическим параметрам заявляемой технологии относится время формования заготовки изделия. Фактором, определяющим это время в способе водного шликерного литья в пористые формы, является продолжительность набора заготовки, которая тем больше, чем толще формуемая стенка. Кроме того, набор отливки всегда сопровождается переносом воды и тонкой фракции порошковых компонентов из объема шликера в гипсовые формы, при этом чем толще заготовка и, следовательно, больше время формования, тем труднее обеспечить ее равноплотность и отсутствие дефектов.
В прототипе время формования существенно сокращено за счет введения в состав шликера пористой добавки - вспученного вермикулита, который выполняет роль дополнительного поглотителя воды. Однако общее время набора заготовки остается значительным - не менее 20 часов даже для относительно тонкостенных изделий. Кроме того, в толстостенных заготовках (более 50 мм толщиной), сформованных по способу-прототипу, разноплотность и анизотропность материала практически неустранимы и могут приводить к растрескиванию изделий при последущем обжиге.
В предлагаемом способе вводимая в шликер добавка глиноземистый цемент - обусловливает изотропное, равномерное и одновременное во всем объеме заготовки связывание воды в кристаллогидраты алюминатов кальция с обеспечением материалу уровня прочности, необходимой для дальнейших технологических операций - извлечения заготовки из формы, сушки и обжига.
Важно отметить, что другие известные разновидности цементов, такие как портландцемент и сульфатно-алюминатные цементы, непригодны для заявляемых целей. Это связано с тем, что волластонит и глинистые компоненты препятствуют процессам твердения этих цементов. Волластонит препятствует образованию нужных кристаллических фаз игольчатой и пластинчатой формы, а глинистые компоненты препятствуют росту кристаллов.
Анализ литературных данных показал, что процессы твердения бетонов на основе глиноземистого цемента широко исследованы для инертных наполнителей - шамота и боксита, однако информация о твердении глиноземистого цемента в присутствии волластонита и глинистых добавок отсутствует. По этой причине было проверено влияние волластонита и глины на процессы твердения глиноземистого цемента.
Экспериментально установлено, что при заявляемом соотношении компонентов твердение масс происходит равномерно и одновременно по всему объему даже толстостенной заготовки (>70 мм), при этом время набора прочности, необходимой для разборки форм и извлечения заготовок, составляет ~10-14 часов в зависимости от соотношения ингредиентов смеси и независимо от толщины заготовки. Это раза в 2 быстрее, чем по способу-прототипу.
Введение в формовочную массу глиноземистого цемента в количестве менее 15,0% мас. не обеспечивает набор прочности материала до уровня, достаточного для осуществления дальнейших технологических операций даже при увеличении времени выдержки заготовки в форме. В этом случае масса сохраняет некоторую пластичность, и отливка склонна к необратимому растрескиванию при приложении даже минимальных механических нагрузок.
Введение в формовочную массу глиноземистого цемента в количестве более 20,0% мас. приводит к объемному расширению и растрескиванию массы при затвердевании за счет образования объемных фаз гидроалюминатов кальция. Помимо разрушения отливок, это приводит также к увеличению размеров отливок от задаваемых формой и затрудненному извлечению заготовок из форм.
Глина, вводимая в предлагаемом способе в состав шликера, повышает его пластичность, а также препятствует расслоению литейной массы. Введение глины в заявляемых количествах также способствует увеличению прочности спеченных изделий и препятствует их растрескиванию в процессе обжига.
При введении в формовочную массу глины в количестве менее 5% мас. не обеспечивается пластичность и текучесть шликера при приложении вибрации, что приводит к неоднородностям в изделиях, появлению брака в виде крупных воздушных полостей.
Введение в формовочную массу глины в количестве более 10,0% мас. приводит к замедлению и ухудшению процессов твердения цемента и, как следствие, к снижению прочности и отливок, и конечных изделий.
Время приготовления шликера (не более 30 минут) определяется тем, что при более длительном перемешивании начинаются нежелательные процессы разрушения и измельчения зерен вермикулита, а также гидратация глиноземистого цемента, что обусловливает снижение пластичности и технологичности шликера при приложении вибрации.
Количество вводимой воды определяется составом шликера и зависит от дисперсности исходных компонентов. На практике определение необходимого количества воды осуществляют путем смешивания пробных образцов сухих компонентов шликера с разным количеством воды и последующей оценкой их технологичности при формовании.
В заявляемом способе хорошие технологические свойства щликера достигаются при добавлении воды в количестве 40-45% мас. от массы сухих компонентов.
Материал, полученный по предлагаемому способу, химически устойчив к расплавам алюминия до температуры 1000°C, имеет низкую плотность 0,9-1,1 г/см3, прочность при статическом изгибе 5-8 МПа, высокую термостойкость (выдерживает до 40 теплосмен от 850 до 20°C на воздухе) и низкий коэффициент теплопроводности - 0,2-0,3 Вт/м*К.
Указанная совокупность признаков способа позволяет получать крупногабаритные легковесные изделия на основе природного волластонита толщиной до 120 мм с высокой однородностью свойств по объему материала (отличие плотности не превышает 3%) при продолжительности процесса формования заготовок в 2 раза меньше, чем в способе-прототипе.
Примеры осуществления способа
Пример 1
Природный волластонит 50% мас., глину молотую 10% мас., глиноземистый цемент 20% мас., вермикулит 20% мас. с добавлением воды в количестве 45% от массы сухих компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 20 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (жестяной) разъемной форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,9 г/см3, прочность при статическом изгибе 5-6 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,15 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 2
Природный волластонит 55% мас., глину молотую 5% мас., глиноземистый цемент 20% мас. вермикулит 20% мас., с добавлением воды в количестве 45% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 20 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,92 г/см3, прочность при статическом изгибе 6-7 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,18 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 3
Природный волластонит 55% мас., глину молотую 10% мас., глиноземистый цемент 15% мас., вермикулит 20% мас. с добавлением воды в количестве 45% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 20 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,93 г/см3, прочность при статическом изгибе 8-10 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,20 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 4
Природный волластонит 55% мас., глину молотую 10% мас., глиноземистый цемент 20% мас., вермикулит 15% мас. с добавлением воды в количестве 40% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 20 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,95 г/см3, прочность при статическом изгибе 8-10 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,22 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 5
Природный волластонит 60% мас., глину молотую 10% мас., глиноземистый цемент 15% мас., вермикулит 15% мас. с добавлением воды в количестве 43% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 25 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,99 г/см3, прочность при статическом изгибе 9-10 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,25 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 6
Природный волластонит 60% мас., глину молотую 5% мас., глиноземистый цемент 15% мас., вермикулит 20% мас. с добавлением воды в количестве 43% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 25 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 0,94 г/см3, прочность при статическом изгибе 7-9 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,21 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К).
Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Пример 7
Природный волластонит 65% мас., глину молотую 5% мас., глиноземистый цемент 15% мас., вермикулит 15% мас. с добавлением воды в количестве 40% от массы компонентов перемешивали на механической лопастной мешалке в течение 30 минут.
Получаемый шликер представляет собой влажную рассыпчатую легко уплотняющуюся массу.
Через 5-10 минут после приготовления шликера из него формовали в непористой (разъемной жестяной) форме заготовку цилиндрической формы размерами: диаметр 220 мм, высота 100 мм путем ручной укладки шликера в форму и виброутряски на вибростоле в течение 10 минут. По окончании виброутряски заполненные формы выдерживали при комнатной температуре в течение 12 часов, затем их разбирали и извлекали заготовки изделий.
Отформованное изделие сушили при 100-150°C в течение 20 ч и обжигали при 950°C в течение 2 ч.
Материал заготовки имел плотность 1,00 г/см3, прочность при статическом изгибе 9-10 МПа; разноплотность материала по высоте изделия отсутствовала. Коэффициент теплопроводности материала - 0,25 Вт/м*К (коэффициент теплопроводности материала-прототипа - 0,4 Вт/м*К). Материал инертен к расплаву алюминия и может использоваться для изготовления элементов запорно-дозирующих и поплавковых систем регулирования уровня расплава алюминия и легковесной теплоизолирующей футеровки с температурой эксплуатации до 1000°C.
Claims (1)
- Способ получения керамических изделий на основе волластонита, включающий приготовление водного шликера из смеси природного волластонита, глины и вермикулита, формование изделий, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят глиноземистый цемент в количестве 15-20 мас. % при соотношении остальных компонентов, мас. %: волластонит - 50-65; вермикулит - 15-20; глина - 5-10, приготовление шликера осуществляют в смесителе путем перемешивания в течение не более 30 минут с добавлением воды в количестве 40-45 % от массы сухих компонентов, а формование изделий проводят с виброутряской в непористые формы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013124365/03A RU2524724C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013124365/03A RU2524724C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2524724C1 true RU2524724C1 (ru) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013124365/03A RU2524724C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2524724C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816937C2 (ru) * | 2023-09-01 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита с применением водного литья под давлением |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0979218B1 (en) * | 1997-04-30 | 2002-10-02 | Nyco Minerals, Inc. | Reinforcement of ceramic bodies with wollastonite |
| RU2298537C1 (ru) * | 2005-10-26 | 2007-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2358951C1 (ru) * | 2007-09-21 | 2009-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2365559C2 (ru) * | 2007-10-23 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2385849C1 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
-
2013
- 2013-05-27 RU RU2013124365/03A patent/RU2524724C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0979218B1 (en) * | 1997-04-30 | 2002-10-02 | Nyco Minerals, Inc. | Reinforcement of ceramic bodies with wollastonite |
| RU2298537C1 (ru) * | 2005-10-26 | 2007-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2358951C1 (ru) * | 2007-09-21 | 2009-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2365559C2 (ru) * | 2007-10-23 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
| RU2385849C1 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816937C2 (ru) * | 2023-09-01 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ получения керамических изделий на основе волластонита с применением водного литья под давлением |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK2516348T3 (en) | TREATMENT OF AIR BASKET AND MANUFACTURE OF GOODS CONTAINING AIR BASKET COMPOSITIONS | |
| KR101503657B1 (ko) | 내화 단열 벽돌 | |
| JPH11165309A (ja) | バインダー凝固を用いるセラミックの製造方法 | |
| CN108623314B (zh) | 未成形混凝土以及制造固化的和烧结的混凝土的方法 | |
| CN105060798B (zh) | 自流平混凝土 | |
| WO2015155769A1 (en) | Masonry composite materials and processes for their preparation | |
| JPH10513431A (ja) | キャスタブル耐火物系 | |
| RU2524724C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
| RU2251540C1 (ru) | Способ изготовления пенокерамических изделий | |
| RU2298537C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
| JP2880002B2 (ja) | セラミックス多孔体 | |
| RU2358951C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
| RU2365559C2 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
| EP0015135B1 (en) | Process for making heat insulating firebricks | |
| RU2284974C1 (ru) | Способ изготовления муллитокорундовых огнеупорных изделий | |
| RU2713049C1 (ru) | Способ изготовления керамических плавильных тиглей | |
| RU2427441C1 (ru) | Смесь наливная с повышенной термохимической устойчивостью для изготовления объемных форм при производстве отливок по выплавляемым моделям | |
| RU2822232C1 (ru) | Способ изготовления сложнопрофильных корундомуллитовых огнеупорных изделий | |
| Huan et al. | Effect of H2O2 Addition on Anti-explosion Performance of ρ-Al2O3 Bonded Corundum Castables | |
| RU2777731C1 (ru) | Сырьевая смесь для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий | |
| RU2819710C1 (ru) | Способ изготовления керамовермикулитовых изделий | |
| RU2835830C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе природного волластонита с применением метода замораживания формовочной массы | |
| Sahu | Study of erosion resistance of ulcc based precast with indigenous high alumina cement | |
| RU2385849C1 (ru) | Способ получения керамических изделий на основе волластонита | |
| RU2410362C1 (ru) | Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |