Способ получения пористой цирконовой керамики

 

Союз Соввтскик

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 885225 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (72) Авторы . изобретения

А.А.Дабижа, 10.Е.Пивинский, A.C.Øàòàëèí и В.П.Параносенков

I (71) Заявитель 54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ БКРКОНОВОЙ

КЕРАИИКИ

Изобретение относится к производству керамических материалов, в частности пористой цирконовой керамики.

Известен способ получения пористой цирконовой керамики, состоящий из сухового помола циркона в вибромельнице, смешение его с гипсом, алюминиевой пудрой и известью, формование и спекание при 1 580 С 1 1).

Основными недостатками данного спо" соба являются сложность процесса поро«10 образования и высокая кажущаяся плотность пористой керамики.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получе1$ ния пористой цирконовой керамики, состоящий в мокром измельчении циркона, стабилизации суспензии, смешивании ее с предварительно приготовленной пеной на основе водного раствора клее- канифольной эмульсии, формовании методом литья, длительной сушке и спекании при 1450-1550 С (2).

Способ получения пористой цирконовой керамики имеет существенные недостатки, обусловленные тем, что для получения пористой керамики (пористость истинная больше 807) используются мало концентрированные суспенэии с влажностью 40-50Х, а также дополнительно в массу перед формованием вместе с пеной вводится большое количество воды, а это приводит к существенным усадкам полуфабриката (при истинной пористости 80-90Х усадка на стадии сушки равна 25-35r".), длительной сушке (5 сут), что создает существен- ные технологические трудности, которые возрастают с увеличением герметических размеров иэделий.

Цель изобретения — снижение уседки и сокращение продолжительности сушки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения пористой цирконовой керамики, включающем приготовление суспензии на основе цирконового концентрата, ее стабилиэа.ии и

8852 смешение с пеной на основе кликанифольной эмульсии, формование, сушку и обжиг, перед формованием в пеномассу вводят пенополистирол фракции 0,6I мм в количестве 5"15Х от объема твердой фазы суспензии.

Благодаря дополнительному введению пекополистирола появилась возможность использовать более концентрированные суспензии для получения пенокерамики с кажущейся пористостью 80-90Х.

Так, для получения пенокерамики из циркона (истинная плотность 4,7 г/

/см5) использовались суспензик с плотностью 2,4-2,6 г/см, что соответствует влажности 20-25Х, отсюда и умень

Шение объемной усадки на стадии сушки до 11-20Х и общей объемной усадки после обжига при )480 С 25-50Х.

Использование более концентрированных суспензий с дополнительным введением наполнителя (пенополистирола) на стадии сушки дает также возможность получить более прочный полуфабрикат.

Вследствие небольшой объемной массы (30-35 кг/см3) зерен пенополистирола и взаимодействия их поверхностных сил с полярными группами поверхностно-активного вещества пекообразо- . 30 вателя пенополистирол равномерно> распределяется при йеремешивании и удерживается ка поверхности адсорбциоккого слоя двухфазной пены не разрывая его и не расслаивая пеиомассу в тече: 35 ние всего времени сушки.

В результате проведенных экспериментов. было обнаружено, что эффект добавки пенополистирола начинается с 5Х, а увеличение количества пено-, 40 полистирола более 15Х на конечную пористость материала влияние оказывает незначительное, в то же время прочность пенокерамики заметно падает.

Добавка пенополистирола в количестве 5-15Х по отношению к твердой фазе

45 суспензии фракции 0,6»1 мм обеспечивает высокую пористость, а следовательно газопроницаемость полуфабриката и не требует специальных режимов выжига выгорающей добавки (полуфабрикат направляется в обжиг без предварительной термообработки).

Пример I. В качестве исходнога материала для получения пористой цкркоковой керамики применяют циркоко- 55 вый концентрат с содержанием Zr0g

65,5Х и S102 32,7Х, обладающий полидйсперсным составом. Мокрый помол сус25 4 пензии осуществляют в шаровой мельнице с корукдовой футеровкой и мелющими телами при влажности 15-17Х значеО j о ние рН 3,2-3,9; температура 45-60 С (за счет саморазогрева загрузки) на протяжении 12-17 ч до следующего зернового состава: до 5 мкм 95-99,5Х; более 5 мкм 5-0,5Х. Полученную суспензию отделяют от мелющих тел и под- . вергают механическому перемешиванию (стабилизации). Суспензию, полученную по данному способу, с отрегулиров иным рН в пределах 2-2,5 и плотностью

2,42 г/см3 смешивают в лопастной мешапке в течение мик с определенными количеством пены: на 100 мл суспензии 400 мл предварительно приготовленной пены на основе 5Х водного раствора клееканифольной эмульсии, после этого вводят пенополистирол с размером зерна 0,6-1 мм в количестве 15Х от объемной доли твердой фазы суспензии.

После перемешивания в лопастной мешалке в течение одной минуты пекомассу заливают в перфорированные металлические формы, в которых пеномасса оставалась в течение 3-х сут, после чего ее освобождают от формы и направляют на обжиг при 1480 С.

Полученная пенокерамика характеризуется следующими свойствами: общая усадка (объемная ) 58X; объемная масса пенокерамики 720 кг/м ; предел

3. прочности при сжатии 591 х 104 н м

Пример 2. Суспензию циркона, полученную по предлагаемому способу с отрегулированным рН в прецелах 22,5 и плотностью 2,42 г/см смешивают в течение 1 мин с двухфазной пекой в количестве на 100 мл суспензии 500 мл предварительно приготовленной пены, после чего вводят пенополистирол фракции 0,6-1 мм в количестве 15Х от объемной доли твердой фазы суспензии.

Полученная пенокерамика характеризуется следуннцими свойствами: общая усадка (объемная ) 52X; объемная масса пекокерамики 680 кг/м3; предел прочности при сжатии )98 х 10 к/м

Пример 3. Суспензию циркока, полученную по предлагаемому способу с отрегулированным рН в пределах

2-2,5 и плотностью 2,6 г/см смешивают с двухфазной пеной в количестве на

)00 мл суспензии 400 мл предварительно приготовленной пены, после этого

885225 6 пенокерамики 1070 кг/м ; предел прочности при скатии 1094 х 104 н/м .

В таблице приведены свойства керамики, полученной по иэвестному и предлагаемому способу. вводят пенополнстирол фракции 0,61 мм в количестве 5Х.

Полученная пенокерамика характеризуется следующими свойствами: общая объемная усадка 40Х; объемная масса

Общая ебьембм усбдкб. оличес нополитмро

/и

/м

750

0 (иэвест- 570 инй) 5 570 .640

15 560 660

20 600 680

I/4

367

283

0 (иэвеср- 520 ел!) 1 Lэ Щ 2250

24 5

238

1/S

5 510 660

235

15 520 620 58

20 520 640

- 198

l49

40 650

23S.I0 517 645

1400 83

0 (иэвест- 850 ный J

796 910 6S

683 720 58

6&3

591

1/4

20 735 780 42

50 . 670 700 37

279

963

20

662

36

0 (иэвест имя) ЕгМО 2420

205

670 780 66

570 680 . 52!

198

560 648 39

1 29

Я

107

l0 отость

cilи9

/и

Соотиовемие сусием".ия:иеиомолистирола, 2 отсть момбс—

1100 1150 53

I0I0 1 100 . 50

940 000 39

750 1200 72

670 720 30

530 720 57

885225 е

Продолнвние таблицы!!редел прочности прн сжатии а!04 н/и бщая объемвя усвдкв, Объем н масса пенокерамикн кг/м

Количество пенополистнролв, кг/рр

Соотношениее суспензия;пенополисти» рола, Х брнмер

Материал е тек ю ю

0 (и рисст- 920 шли) !

920!

1182

S 900 1330

l 5 860 I l 20

20 850 1080

1!53

987

О (изнест" 1410 иый) 1900 66! 210 1340 51

l 120

gI-g jP 2 600 1 /4

1094

15 9!О 1070

20 00 1000

973

О 1и двест- 1230 иыи ) 71

1730

1032

1170 1270 59

I/5

Формула изобретения

Составитель В. Соколова

Редактор М. Лыоогорова Техред .А.Бабннед Ковпектоп М. Пожо

Заказ 10442/32 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.а д. 4 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет получать достаточно прочный теплоиэоляционный материал (предел прочности при сжатии 3801180 х 10" н/м при объемной массе пе- gg

2. нокерамики 650-1700 кг/м с общими объемными усадками, равными 30-65%) и сократить процесс сушки на 2 сут.

Способ получения пористой цирконовой керамики, включающий приготовление суспензии на основе цирконового 45 концентрата, ее стабилизацию и смешение с пеной на основе"клееканифольной эмульсии, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что, с целью снижения усадки и сокращения продолжительности сушки, перед формованием в пеномассу вводят йенополистирол фракции 0,6-1 мм в коли— честве 5-157 от объема твердой фазы суспензии.

Источники информации, принятые во вниманиЬ при экспертизе

1. Гаоду А.И., Кайнарский И.С. иОгнеупорыи. 1964, У 8, с. 380-383.

2. Пивинский Ю.Е., Макаренкова P.Ã.

Основные характеристики пен и иссле- дование процессов получения цирконовой ленокерамики. — "Огнеупоры", 1980, Р 2, с. 53-57.