Спосіб виготовлення синтетичного воластоніту

Спосіб виготовлення синтетичного воластоніту з дрібномелених кремнеземо- і вапновмісних компонентів і мінералізатора, який включає їх змішування, формування і випал, який відрізняється тим, що як кремнеземовмісний компонент використовують кварц з розміром часток 8-80 мкм, як вапновмісний компонент використовують крейду з розміром часток 4-12 мкм і напівводяний гіпс з розміром часток 40-230 мкм у співвідношенні від 3:1 до 1:1 та як мінералізатор використовують портландцемент у кількості 2-10 % від маси суміші, формування виробів здійснюють із маси з вологістю 30-40 % і випал виробів проводять при максимальній температурі 1280 °С з ізотермічними витримками протягом 2 годин при температурі 900 °С та протягом 6 годин при температурі 1280 °С. Винахід відноситься до керамічної та вогнетривкої галузей промисловості та може бути використано як керамічна сировина або у вигляді легковагих виробів для теплоізоляції промислових печей та інших теплових агрегатів, які застосовують в металургії, у тому числі для алюмінієвих електролізерів і установок лиття алюмінію. Відомо про спосіб отримання формованих легковагих виробів з сферичних часток воластоніту. Спосіб складається з того, що до негашеного вапна додають воду і в отриманий розчин уводять кремнеземний пісок. Водна суспензія нагрівається в автоклаві при температурі 191-198 °С під тиском 12-14 кг/см2 протягом 4 годин. Висушений агломерат обпалюють в електропечі при температурі 1000 ± 10 °С протягом 3 годин. Отримані сферичні часточки воластоніту зволожують водним розчином зв'язуючого компоненту, наприклад, каоліну, у співвідношенні 1:10. Із отриманої маси пресують вироби, які потім сушать при температурі 190 °С (Пат. 3928054, США, С04В1/00, від 04.09.1973). Недоліком такого способу є низький вихід кінцевого продукту (воластоніту ~ 50 %) при досить складному технологічному процесі, а також отри мання воластоніту у вигляді часток сферичної форми, що обмежує сферу його застосування. Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, який досягається, до передбачуваного винаходу є спосіб виготовлення синтетичного воластоніту, полягає у тому, що дрібномелені кремнеземо- і вапновмісні компоненти і мінералізатор змішують, формують і обпалюють при температурі від 1000 до 1300 °С. Як мінералізатор використовують фтористий літій у кількості від 0,1 до 1,0 % мас. від маси суміші (А.с. 263277 ЧССР, МПК С04В35/62 від 14.07.1989). Недоліками вказаного способу є: - складність технологічної схеми за рахунок попереднього помелу вихідних компонентів і потім їх змішування з фтористим літієм шляхом розмелювання до розміру часток 1-25 мкм, і тому пов'язані з цим великі витрати енергії та, відповідно, підвищена вартість продукту; - недостатньо висока кількість утвореного воластоніту в матеріалі, що обмежує тим самим його область застосування. В основу винаходу поставлено задачу розробки нового способу виготовлення синтетичного воластоніту, в якому кремнеземо- і вапновмісні ком (19) UA (11) 93092 (13) C2 (21) a200900234 (22) 13.01.2009 (24) 10.01.2011 (46) 10.01.2011, Бюл.№ 1, 2011 р. (72) ПРИМАЧЕНКО ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, КАЗНАЧЕЄВА НАТАЛІЯ МИХАЙЛІВНА, КРАХМАЛЬ ЮЛІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ВОГНЕТРИВІВ ІМЕНІ А.С.БЕРЕЖНОГО" (56) RU 2365559 C2, 27.08.2009 GB 1465635 B, 23.02.1977 CN 1301677 A, 04.07.2001 CN 1413949 A, 30.04.2003 US 5393472 A, 28.02.1995 US 3966884 A, 29.06.1976 3 поненти і мінералізатор заявлених видів у заданих кількостях використовують з дисперсністю в стані поставки, формування виробів здійснюють із маси з вологістю 30-40 % і випал виробів проводять при максимальній температурі 1280 °С з двома ізотермічними витримками заданої довжини при заданих температурах, що спрощує технологічну схему виробництва, сприяє утворенню високої кількості воластоніту, покращує його кристалізацію та зменшує його вартість, що як результат приводить до розширення області застосування синтетичного воластоніту. Задача, яка поставлена, вирішується тим, що: Спосіб виготовлення синтетичного воластоніту з дрібномелених кремнеземо- і вапновмісних компонентів і мінералізатора, що включає їх змішування, формування і випал, в якому відповідно до винаходу як кремнеземовмісний компонент використовують кварц з розміром часток 8-80 мкм, як вапновмісний компонент використовують крейду з розміром часток 4-12 мкм і напівводяний гіпс з розміром часток 40-230 мкм у співвідношенні від 3:1 до 1:1 та як мінералізатор використовують портландцемент у кількості 2-10 % від маси суміші, формування виробів здійснюють із маси з вологістю 30-40 % і випал виробів проводять при максимальній температурі 1280 °С з ізотермічними витримками протягом 2 годин при температурі 900 °С та протягом 6 годин при температурі 1280 °С. Суттєвою відміною є те, що в запропонованому технічному рішенні вилучено технологічні переділи - попередній помел вихідних компонентів та їх сумісне змішування шляхом розмелювання. Це дозволяє знизити витрати енергії та спростити технологічну схему виробництва. Особливістю 93092 4 способу є також те, що готують масу з вологістю 30-40 %, що дозволяє отримати воластоніт більш низької щільності внаслідок утворення пористої структури з розвиненою внутрішньою поверхнею, яка, імовірно, сприяє росту кристалів у порах воластоніту, який утворюється під час випалу. Особливістю способу є також те, що використання двох вапновмісних компонентів (крейди і гіпсу) з різними температурами розкладання, мінералізатора, який складається з проміжних фаз в утворенні воластоніту, та двох ізотермічних витримок при випалі приводить до більшої повноти взаємодії СаО з SiO2 і позитивно впливає на синтез воластоніту та ступінь його кристалізації. В лабораторії та на дослідному виробництві ВАТ „УкрНДІВ імені А.С. Бережного" за запропонованим винаходом і прототипом були виготовлені зразки виробів. Передбачуваний винахід ілюструється прикладами, які наведено в таблиці. З наведених у таблиці експериментальних даних витікає, що у порівнянні з прототипом у зразках, які виготовлено за запропонованим винаходом, вміст воластоніту вище на ~ 20-25 % і в ~ 10 разів нижче вміст метакристобаліту, тобто вони мають більш чистий фазовий склад у порівнянні з прототипом, що дозволить збільшити стійкість отриманого матеріалу до розплаву алюмінію і, таким чином, підвищити надійність оснастки для лиття та чистоту алюмінієвих відливок за неметалічними включеннями. Передбачуваний винахід планується до впровадження на дослідному виробництві ВАТ «УкрНДІВ імені А.С. Бережного» у 2009 році. 5 93092 6 Таблиця Спосіб виготовлення синтетичного воластоніту Найменування показника прототип І. Найменування параметрів способу: 1. Помел вихідних компонентів + 2. Змішування вихідних дрібномелених кремнеземо-і вапновмісних компо+ нентів і мінералізатора - фтористого літію у кількості 0,1-1,0 % відносно маси суміші шляхом сумісного помелу до розміру часток 1-25 мкм. 3. Змішування вихідних кремнеземовмісного компоненту - кварцу з розміром часток 8-80 мкм, вапновмісного компоненту - крейди з розміром часток 4-12 мкм і напівводяного гіпсу з розміром часток 40-230 мкм у співвідношенні від 3:1 до 1:1 та мінералізатора - портландцементу у кількості 2-10 % від маси суміші. 4. Приготування формовочної маси: для пластичного формування + с вологістю 30-40% 5. Формування виробів + 6. Випал виробів: + - при 1300 °С з витримкою 5 годин - при максимальній температурі 1280 °С з ізотермічними витримками протягом 2 годин при температурі 900 °С і протягом 6 годин при температурі 1280 °С II. Фазовий склад виробів після випалу, %: 1. Псевдоволастоніт 70-75 2. Воластоніт 3. Бета-двокальцієвий силікат 3-5 4. Метакристобаліт 15-20 Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Приклади запропонований + + + + 90-95 4-6 1-3 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601