Шихта для одержання шамоту

Реферат: Винахід належить до керамічної промисловості, зокрема до виробництва вогнетривів. Шихта для одержання шамоту як глинисту складову містить вторинний каолін з вмістом Аl2О3 не менше 37 мас. %, містить гідрат глинозему і карбонат кальцію, модифікований карбамідоформальдегідним полімером при встановленому співвідношенні компонентів. Винахід забезпечує підвищення вогнетривкості шамоту та зменшення його пористості. UA 108906 C2 (12) UA 108906 C2 UA 108906 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до керамічної промисловості, зокрема до виробництва шамоту на базі природної каолінової сировини з підвищеним вмістом муліту та високими показниками вогнетривкості і щільності, який придатний для використання у виробництві високоякісних шамотних 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 муліта, що включає оксид алюмінію, діоксид кремнію та добавку, яка містить оксид елемента з групи: скандій, ітрій, лантан, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 27,98діоксид кремнію 28,17 оксид елементу з групи: 0,48-1,93 скандій, ітрій, лантан оксид алюмінію решта. Недоліком винаходу є складність спікання шихти внаслідок низької активності окремих оксидів та наявність оксидів рідкоземельних металів дефіцитних і 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 С 04 В 33/22 Шихта для изготовления шамотных огнеупоров / Вакалова Т.В. [R.U]; 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 топазвмісний компонент з розміром зерен менше 0,088 мм, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина вогнетривка 30,0 шамот з розміром зерен 3-0,5 30,0-50,0 мм топазвмісний компонент з розміром зерен менше 0,088 20,0-40,0. мм Недоліком винаходу є наявність у складі маси топазвмісного компонента до 40 %, що є дефіцитним матеріалів, а також його низьку активність при спіканні шихти. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю та результатом, який досягається, є шихта (прототип) [Пат. № 44372 Україна, 6МПК С 04 В 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 35,0-60,0. електрокорунду 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 підвищення вогнетривкості шамоту та зменшення його пористості за рахунок введення комплексної модифікуючої добавки до складу шихти. Поставлена задача вирішується тим, що шихта для одержання шамоту, що включає глинисту складову, відповідно до винаходу, як глинисту складову містить вторинний каолін з вмістом Аl2О3 не менше 37 мас. % та додатково - гідрат глинозему та карбонат кальцію, 1 UA 108906 C2 5 модифікований карбамідоформальдегідним полімером, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глиниста складова 85,4-95,0 гідрат глинозему 3,0-12,0 карбонат кальцію, модифікований 2,0-2,6. карбамідоформальдегідним полімером 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, мас. %: 65,38 - Аl2О3 та 34,62 Н2О (в.пп.). При нагріванні гідрат глинозему втрачає хімічно зв'язану воду, перетворюючись за схемою: Аl2О3·3Н2О гідрат глинозему 290-340 °C → Аl2О3·3Н2О 450-550 °C → 900-1200 °C< → α-Аl2О3 γ-Аl2О3 беміт γ-глинозем α-глинозем ΔVгг = 33 % ΔVгг = 13 % ΔVгг = 60 % 10 15 20 При взаємодії з продуктами розкладання глини, α-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 (ΔVгг), які супроводжують зазначені перетворення, що обмежує широке використання цього компоненту в керамічних масах. Карбонат кальцію, модифікований карбамідоформальдегідним полімером [Пат. 92874 Україна, МПК C01F 11/00, C08G 12/00. Спосіб одержання карбамідоформальдегідного полімеру, що містить частки карбонату кальцію / Архипова В.В., Мельников Б.I. (Україна); заявник та патентовласник ДВНЗ УДХТУ. - № а201000015; заявл. 10.09.10; опубл. 10.12.10, Бюл. № 23. - 4 с.] отримують наступним чином. У розчині неорганічної солі кальцію проводиться поліконденсація карбамідоформальдегідного полімеру (КФП) при температурі 20-70 °C протягом 2-2,5 години з наступним введенням розчину карбонату натрію в мольному 2+ 2співвідношенні Са :СО3 = 1:(1-1,5). Масове співвідношення СаСО3:КФП = 1:(0,3-1). В табл. 1 наведені склади керамічних мас для виготовлення шамоту. 25 Таблиця 1 Матеріальний склад: дослідних мас для виготовлення шамоту, мас. % Найменування компонента Глиниста складова Шлам нормального електрокорунду Гідрат глинозему Карбонат кальцію, модифікований карбамідоформальдегідним полімером 30 35 № складу 1 100 Прототип 2 95 3 91,8 4 88,6 5 85,4 35-60 3 6 9 12 2,0 2,2 2,4 2,6 65-40 Шамот готують шляхом ретельного сухого змішування вторинного каоліну з гідратом глинозему та модифікованим КФП. Зволоження шихти здійснюють до вологості маси 18-20 мас. %. З маси отримують гранули та направляють на випал в обертову піч та випалюють при температурі 1380-1400 °C. Наводимо приклад конкретного виконання винаходу, що пропонується. Приклад Приготування шихти здійснюють шляхом подрібнення каоліну до повного проходження через сито № 05, тонкого помелу гідрату глинозему до дисперсності менше 50 мкм та ретельного змішування компонентів шихти з модифікованим КФП. Шихту зволожують до стану 2 UA 108906 C2 5 10 15 нормальної формувальної вологості пластичної маси (18-20 мас. %) для здійснення грануляції шамоту з метою запобігання пиловинесенню тонкодисперсної фракції. Випал шамоту здійснюється в інтервалі температур 1380-1400 °C. Під час випалу в глиновмісній шихті відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які, з одного боку, обумовлюють формування структури шамоту з підвищеним вмістом муліту, а отже й підвищеною вогнетривкістю (температурою початку розм'якшення під навантаженням), а з другого боку, при вказаній температурі сприяють зменшенню інтенсивності розпушення структури. Останнє відбувається за рахунок усадки під час двоступеневого розкладання добавки карбонату кальцію, модифікованого карбамідоформальдегідним полімером: на першому етапі при температурах 100-150 °C видаляється полімер з поверхні часток компоненту, при цьому активізується карбонатвмісна складова добавки, яка після дегідратації при температурах 800-1000 °C є джерелом високоактивного оксиду кальцію, який, утворюючи зі складовими шамотної шихти легкоплавкі евтектики, сприяє формуванню щільної структури шамоту без додаткового підвищення температури. Основні властивості шамоту наведені в табл. 2. Таблиця 2 Основні властивості шамоту, мас. % Показники Водопоглинення, % Уявна пористість, % Температура початку розм'якшення під навантаженням 0,2 МПа, °C 20 25 30 № складу 1 2 4,5 2,9 9,1 6,5 1450 1570 3 3,1 6,7 4 3,7 7,2 5 4,2 11,4 1590 1585 Прототип 1510 4-12 19-23 1470-1520 Введення комплексної добавки, що пропонується даним винаходом, сприяє зменшенню водопоглинення шамоту в 1,4-4,0 рази, зменшенню уявної пористості в 2,0-3,5 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 Шихта для одержання шамоту, що включає глинисту складову, яка відрізняється тим, що як глинисту складову вона містить вторинний каолін з вмістом Аl2О3 не менше 37 мас. % та додатково містить гідрат глинозему і карбонат кальцію, модифікований карбамідоформальдегідним полімером, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глиниста складова 85,4-95,0 гідрат глинозему 3,0-12,0 карбонат кальцію, модифікований 2,0-2,6. карбамідоформальдегідним полімером Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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