Спосіб одержання керамічної маси

Винахід відноситься до керамічної і вогнетривкої промисловості і може бути використаний для виробництва фарфорових виробів санітарно-будівельного, побутового і художнього призначення, а також електротехнічного фарфору. Відомий спосіб одержання відомої фарфорової маси (А.с. СССР №1178734, кл. С04В33/24, опубл. 15.09.1985г.). Суть його полягає в тім, що всі опіснюючі матеріали (незбагачений каолін, бентоніт, кварцпольовошпатовий пісок, фарфоровий бій) подрібнюють мокрим помелом і змішують із глинистими матеріалами, потім отриману суспензію збезводнюють на рамних фільтр-пресах і переминають через вакуум-прес. Недоліком способу є те, що процес здрібнювання протікає не ефективно, а отримана маса неоднорідна, що викликає підвищене вологовбирання і появу небезпечних напруг у процесі фазоутворювання (при переході кварца a ® b під час охолодження). Це зв'язано з малою активністю поверхні кварцу, що входить до складу незбагаченого каоліну. Найбільш близьким аналогом винаходу, що заявляється є спосіб одержання керамічної маси для виготовлення облицьовувальних плиток (А.с. СССР №1564144, кл. С04В33/00, опубл. 15.05.1990г.). Спосіб полягає в попередньому здрібнюванні фарфорового бою і просіюванні через сито. Потім усі компоненти маси завантажують в кульовий млин мокрого помелу, де відбувається їхнє тонке здрібнювання до залишку від 0,7-1,8% на ситі №0056. Отриману шлікерну масу 50-55% збезводнюють на фільтрпресах до вологості 30-35% при тиску фільтрації 10-15атм. Збезводнену масу переминають на вакуум-пресах при розряджанні 740мм.рт.ст., потім вилежують її в закритому приміщенні не менше 10 діб для вирівнювання вологості. Відомий спосіб одержання керамічної маси не забезпечує одержання очікуваного технічного результату за наступними причинами. Процес здрібнювання маси протікає неефективно, а отримана маса неоднорідна. Каолін, що входить до складу керамічної маси забезпечує одержання повно спікливої керамічної маси, але, склад утвореної фази неоднорідний, що викликає підвищене вологовбирання і появу небезпечних напруг у процесі фазоутворювання (при переході кварца a ® b під час охолодження). Це зв'язано з малою активною поверхнею кварцу, що входить до складу незбагаченого каоліну через слабко розвинути х регенераційних кайомок, які зберігаються в результаті мокрого помелу, що знижує реакційну здатність кварцу. Низька реакційна здатність кварцу приводить до зниження термічної і механічної міцностей і отримання виробів з низькими білизною і просвічуваністю. Загальними ознаками найбільш близького аналога і способу, що заявляється, є: мокрий помел каоліну, глини і опіснюючих матеріалів; відділення механічних і металевих часток; збезводнювання маси; переминання на вакуум-пресах. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу одержання керамічної маси, у якому за рахунок одержання більш розвиненої активної поверхні кварцу підвищується ефективність процесу здрібнювання компонентів, що забезпечує однорідність керамічної маси і зниження вологовбирання, що дозволяє знизити пористість, підвищити термічну і механічну міцності, білизну і просвічуваність виробів. Поставлена задача вирішується тим, що в спосібі одержання керамічної маси, що включає мокрий помел каоліну, глини і опіснюючих матеріалів, відділення механічних і металевих часток, збезводнювання маси і переминання на вакуум-пресах, згідно винаходу, в якості каоліну використовують каолін-сирець на основі безлужного кварциту, а збезводнювання маси здійснюють до вмісту вологи 19-25%. Доцільно, щоб каолін-сирець на основі безлужного кварциту містив компоненти в наступному співвідношенні, мас. %: SiO2 45-53 АІ 2О 3 19-32 Fе2О3 0,19-1,0 ТіO2 0,24-1,2 CaO+MgO 0,60-1,5 K2O+Na2O 0,27-0,65 Втрати при прожарюванні 9,3-11,0. Каолін-сирець на основі безлужного кварциту являє собою комплексну сировину, що складається з глинистих матеріалів і кварцу, завдяки чому при його використанні відпадає необхідність використання окремо кварцевих пісків. Мокрий помел компонентів керамічних мас з використанням каоліну-сирцю на основі безлужного кварциту є не тільки механічним процесом, він супроводжується такими процесами як адсорбція поверхнево-активних речовин і води, що сприяють руйнуванню його структури. Часткове розкладання здрібненого матеріалу з виділенням газоподібних продуктів, його фазове перетворення, часткова деформація кристалічних ґраток приводять до активізації процесу, при цьому кількість часток зростає, а їхні поверхневі властивості змінюються. Крім цього, помел кварцу, що входить до складу каоліну-сирцю, відбувається селективне по кристалографічній орієнтації з одночасним підвищенням апізометрії, що змінює не тільки розмір часток, але і їх форму, що сприяє підвищенню однорідності керамічної маси і знижує її вологовбирання. Збезводнювання одержаної керамічної маси до вмісту вологи 19-25% забезпечує її високі формувальні властивості, обумовлені низькою розпливчастістю і високою стійкістю до висихання, що приводить до поліпшення штампування виробів при значному зменшенні розтріскування. Збезводнювання одержаної керамічної маси до вмісту вологи менш 19% призводить до розтріскування в процесі штампування виробів, а збільшення вмісту вологи більш 25% призводить до розпливчастості маси, яка не піддається формуванню і, як наслідок, до одержання деформованих виробів. Крім того, одержана керамічна маса не потребує тривалого вилежування для вирівнювання вологості і придатна для використовування безпосередньо після її одержання. Приклад Для одержання керамічної маси пропонованим способом використовували каолін-сирець на основі безлужного кварциту родовища «Біла Балка» Донецької області для виготовлення фарфорових виробів господарського і художнього призначення. Хімічний склад каоліну-сирцю: мас.%: SiO2 - 53; АІ 2О 3 - 31,95; Fе2 О3 1,0; ТіO2 - 1,0; (Са+Mg) - 1,5; (K 2O+Na2O) - 0,55; в.п.п. - 11. Здійснювали мокрий помел каоліну-сирцю, глини і опіснюючих матеріалів (польовий шпат і фарфоровий бій) у кульовому млині М 24 протягом 7 годин до залишку 2% на контрольному ситі №0056. Оптимальне масове співвідношення компонентів, куль і води 1,0:1,5:1,0. Після помелу композиція містила 55-60% вологи. Отриману масу піддавали ситованню на ситі №0,1 для відділення механічних часток і пропускали через магніт для відділення металевих домішок. Потім збезводнювали на рамних фільтр-пресах періодичної дії до вмісту вологи в масі 19, 22, 25% і переминали у вакуум-пресах для видалення повітряних пузирків. Для вирівнювання вологості одержана керамічна масса не потребує вилежування і безпосередньо може бути використана для виготовляння фарфорових виробів. З приготовленого шлікера методом шлікерного лиття в гіпсові форми формували фарфорові вироби, піддавали їх сушінню і випалу. Для порівняння була виготовлена відомим способом (найближчим аналогом) керамічна маса, до складу якої входить каолін. Після виготування цю масу піддавали вилежуванню протягом 10 годин для вирівнювання вологості. Потім методом шлікерного лиття відливали вироби у гіпсові форми. В таблиці наведені властивості фарфорових виробів, виготовленних із мас, одержаних пропонованим способом (№1-3) і відомим способом (№4). Таблиця №1 Властивості виробів Температура випалу, °С Термостійкість виробів, кількість теплозмін 135°С-вода Білизна, % Просвічуваність виробів у шарах, мм Границя міцності при вигині, МПа Водовбирання, % 19 1300 №2 №3 Вологість, % 22 25 1330 1350 №4 30 1400 15 14 15 10 62 2,6 3,3 0,1 62 2,5 3,4 0,15 62 2,5 3,4 0,2 33 1,4 2,8 0,5 Використання пропонованого способу одержання керамічної маси, що містить каолін-сирець на основі безлужного кварциту, забезпечує одержання однорідної керамічної маси з низькими пористістю і вмістом вологи, що дозволяє підвищити термічну і механічну міцності, білизну і просвічуваність фарфорових виробів.