Шихта для одержання шамоту

Реферат: Винахід належить до керамічної промисловості, зокрема до виробництва шамоту, який придатний для використання у виробництві високоякісних алюмосилікатних вогнетривів. Шихта для одержання шамоту містить як глинисту складову - вторинний каолін з вмістом Аl2О3 не менше 37 мас. % у кількості 86,1-96,0 мас. %, гідрат глинозему у кількості 86,1-96,0 мас. % та силікат натрію у вигляді розчину у кількості 1,0-1,9 мас. %. Винахід забезпечує одержання шамоту з підвищеною вогнетривкістю та зменшеними водопоглинанням та пористістю. UA 108905 C2 (12) UA 108905 C2 UA 108905 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до керамічної промисловості, зокрема до виробництва шамоту на базі природної каолінової сировини з високим вмістом глинозему (АІ 2О3), підвищеними вогнетривкістю та щільністю, який придатний для використання у виробництві високоякісних алюмосилікатних вогнетривів. Відома шихта [А.с. № 1083528 СССР, МПК С04В 35/10, С04В 35/18 Шихта для получения керамики на основе муллита / Балкевич В.Л. [SU]; Беляков А.В. [SU]; Лукин Е.С. [SU]; Менькова Е.Р. [SU]; заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химикотехнологический институт им. Д.И. Менделеева; заявка № 3502464/33; заявл. 22.10.82; опубл. 10.07.06, Бюл. № 19] для отримання кераміки на основі муліту, що включає оксид алюмінію, діоксид кремнію та добавку, яка вміщує оксид елемента з групи: скандій, ітрій, лантан при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: діоксид кремнію 27,98-28,17 оксид елемента з групи: скандій, ітрій, лантан 0,48-1,93 оксид алюмінію решта. Недоліком винаходу є складність спікання шихти внаслідок низької активності окремих оксидів та наявність оксидів рідкоземельних металів дефіцитних та дорогих матеріалів. Відома шихта для отримання гранульованого шамоту [Пат. № 2191169 Россия, 7МПК С04В 35/16, Е21В 43/267, С04В 33/22 Шихта и способ получения гранулированного шамота, используемого в качестве расклинивающего агента / Снегирев А.И. [RU]; Ипатов С.A. [RU]; заявитель ЗАТ "Тригорстроймонтаж"; заявка № 2001131569/03; заявл. 23.11.2001; опубл. 20.10.2002], що включає природні кристалогідрати каолініту і тальку при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кристалогідрат каолініту 88,0-97,0 кристалогідрат тальку решта. Недоліком винаходу є значна усадка маси при її прожарюванні під час отримання шамоту та наявність дефіцитних і дорогих компонентів. Відомий склад шихти [Пат. № 2213713 Россия, 7МПК С04В 33/22 Шихта для изготовления шамотных огнеупоров / Вакалова Т.В. [RU]; заявитель Томский политехнический университет; заявка № 2001125838/03; заявл. 21.09.2001; опубл. 10.10.2003] для виготовлення шамотних виробів з високою механічною міцністю та термостійкістю, що включає глину вогнетривку, шамот з розміром зерен 3-0,5 мм та топазовмісний компонент з розміром зерен менше 0,088 мм при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина вогнетривка 30,0 шамот з розміром зерен 3-0,5 мм 30,0-50,0 топазовмісний компонент з розміром зерен менше 0,088 мм 20,0-40,0. Недоліком винаходу є наявність у складі маси топазовмісного компонента до 40 %, що є дефіцитним матеріалів, а також його низька активність при спіканні шихти. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю та результатом, який досягається, є шихта (прототип) [Пат. № 44372 Україна, 6МПК С04В 35/10 Шихта для одержання муліто-кремнеземистого шамоту / Прутцьков Д.В. [UA] та ін.; заявник Прутцьков Д.В.; заявка № 2000105683; заявл. 06.10.2000; опубл. 15.02.2002, Бюл. № 2] для одержання мулітокремнеземистого шамоту, яка включає глинисту складову та шлам нормального електрокорунду при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глиниста складова 65,0-40,0 шлам нормального електрокорунду 35,0-60,0. Недоліком прототипу є низька вогнетривкість шамотних виробів за рахунок того, що високоглиноземистий матеріал (шлам) містить велику кількість флюсуючих та забарвлюючих оксидів (Fe2O3 до 4 % та ТіО2 до 5 %). Задачею винаходу є удосконалення складу шихти для одержання шамоту з метою підвищення його вогнетривкості та зменшення пористості за рахунок введення комплексної модифікуючої добавки. Поставлена задача вирішується тим, що шихта для одержання шамоту, яка включає глинисту складову, відповідно до винаходу, як глиниста складова вона містить вторинний каолін з Аl2О3 не менше 37 мас. % та додатково містить гідрат глинозему і силікат натрію у вигляді розчину при наступному співвідношенні компонентів, мас. % 1 UA 108905 C2 5 глиниста складова 86,1-96,0 гідрат глинозему 3,0-12,0 силікат натрію 1,0-1,9. Гідрат глинозему Аl(ОН) 3 - штучний матеріал, який отримують при збагаченні бокситів. Знайшов використання при виробництві високоглиноземистих вогнетривів [Химическая технология керамики и огнеупоров / под ред. ПП. Будникова и Д.Н. Полубояринова. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. - С. 177-181]. Хімічний склад гідрату глинозему, масс. %: 65,38 - Аl2О3, 34,62 - в.пп. При нагріванні гідрат глинозему втрачає хімічно зв'язану воду, перетворюючись за схемою: Аl2О3·3Н2О гідрат глинозему 290340 °C → Аl2О3·3Н2О беміт 450550 °C → ∆Vгг=33 % 10 15 20 -Аl2О3 -глинозем 9001200 °C< → ∆Vгг=13 % -Аl2О3 -глинозем ∆Vгг=60 %. При взаємодії з продуктами розкладання глини, -Аl2О3 зв'язується з кремнеземом, утворюючи муліт, який визначає основні властивості шамоту - механічну міцність, хімічну та термічну стійкість, вогнетривкість. Недоліком гідрату глинозему є значні збільшення об'єму (∆Vгг), які супроводжують зазначені перетворення, що обмежує широке використання цього компонента в керамічних масах. Силікат натрію Na2SiO3 компонент, який використовується для розрідження керамічних шлікерів [Опалейчук Л.С., Антилов М.А., Озерова И.В., Кривошеева Р.С, Шульженко М.В. Влияние электролитов на снижение влажности керамических шликеров // Стекло и керамика. 1988. - № 7. - С. 21-22]. Введення його до складу керамічного шлікеру дозволяє отримати оптимальну текучість при його мінімальній вологості, що дозволяє зменшити енерговитрати на сушіння виробів. В даному винаході силікат натрію виконує роль спікливого компонента шихти. Хімічний склад силікату натрію, мас. %: 33,20 - SiO2; 12,3 - Na2O; 0,25 - Аl2О3; 0,20 - СаО; 54,05 в.пп. В табл. 1 приведені склади керамічних мас для виготовлення шамоту. Таблиця 1 Матеріальний склад дослідних мас для виготовлення шамоту, мас. % Найменування компонента Глиниста складова Шлам нормального електрокорунду Гідрат глинозему Силікат натрію 25 30 35 1 100 № складу 3 92,7 2 96 3 1,0 Прототип 4 89,4 5 86,1 65-40 35-60 6 1,3 9 1,6 12 1,9 Шамот готують шляхом ретельного сухого змішування вторинного каоліну з гідратом глинозему. Зволоження шихти здійснюють шляхом додавання розчину силікату натрію до пластичного стану, що відповідає нормальній робочій вологості пластичної маси. З маси отримують гранули та направляють на випал в обертову піч при температурі 1380-1400 °C. Наводимо приклад конкретного виконання винаходу, що пропонується. Приклад. Приготування шихти здійснюється шляхом подрібнення каоліну до повного проходження через сито № 05, тонкого помелу гідрату глинозему до дисперсності менше 50 мкм та ретельного змішування компонентів шихти. Зволоження шихти здійснюють розчином силікату натрію необхідної концентрації, яка забезпечує нормальні формувальні властивості пластичній масі при її грануляції для запобігання пилоуносу тонкодисперсної фракції при випалі шамоту. Випал шамоту здійснюється в інтервалі температур 1380-1400 °C. Під час випалу в глиновмісній складовій шихті відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які, з одного боку, обумовлюють дегідратацію та формування структури шамоту з максимальним виходом муліту, а отже й підвищеною вогнетривкістю (температурою початку розм'якшення під навантаженням), 2 UA 108905 C2 а з другого боку, випал при вказаних температурах сприяє спіканню та зменшенню інтенсивності розпушення структури. Основні властивості шамоту приведені в табл. 2. Таблиця 2 Основні властивості дослідного шамоту, мас. % Показники Водопоглинання, % Уявна пористість, % Температура початку розм'якшення під навантаженням 0,2 МПа, °C 1 4,5 9,1 2 2,5 3,2 № складу 3 2,8 3,6 4 3,1 4,3 5 3,8 7,9 1450 1550 1570 1540 1460 Прототип 4-12 19-23 1470-1520 5 10 Введення комплексної добавки, що пропонується даним винаходом сприяє зменшенню водопоглинання шамоту в 1,3-4,8 разу, зменшенню уявної пористості в 5,3-7,2 разу та підвищенню вогнетривкості за показником температури початку розм'якшення під навантаженням 0,2 МПа на 3-6 %. Шихта придатна для одержання шамоту на базі природної каолінової сировини з високим вмістом глинозему (Аl2О3), підвищеними вогнетривкістю та щільністю. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Шихта для одержання шамоту, що містить глинисту складову, яка відрізняється тим, що як глинисту складову вона містить вторинний каолін з вмістом Аl2О3 не менше 37 мас. % та додатково гідрат глинозему і силікат натрію у вигляді розчину при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глиниста складова 86,1-96,0 гідрат глинозему 3,0-12,0 силікат натрію 1,0-1,9. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3