Шихта для отримання кордієритової кераміки

M/7/Cб С04 В 35/195 Шихта для отримання кордієритової кераміки. Винахід відноситься до виробництва спеціальної технічної кераміки, якій властиві висока стійкість до термічного удару, хімічна стійкість, і може бути використаний у машинобудуванні, електротехнічній, хімічній, вогне-тривній промисловостях, а також у медицині. Відома шихта (див. Будников П.П. та ін. Химическая технология керамики и огнеупоров М. Издательство литературы по строительству. 1972. С. 327 - 328) для отримання кордієритових виробів, що містить (мас. %): оксид кремнію (51,4 - 56,0), оксид магнію (13,7 - 15,0), оксид алюмінію (29,0 - 34,9). Синтез кордієриту проводили при температурі 1300- 1410 °С. У зв'язку з наявністю у складових цієї шихти, що є природними мінералами (тальк ЗМдО • 4 SiO2( глина АІ2О3 • 2SiO2 ) значної кількості домішок, а також у зв'язку з неповним протіканням у цих умовах реакції утворення кордієриту 2МдО • 2АІгО3 • 5SiO2 вміст його у кордієритовій кераміці не перевищував SO %, причому внаслідок наявності таких фаз, як муліт ЗАІ.О-а • 2SiO?1 клиноенстатит МдО • SiO2, корунд А12О3, шпінель МдО • АІ 2О 3 помітно збільшується термічний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) до а = 3,5+4 ХМ"6 °С1 і, як наслідок, знижується термостійкість виробів: ЗМдО • 4SiO2 + 2(AI2O3 • 2SiO2) +ЗАІ2О3 -> ~> 2МдО • 2АІ2О3 • 5SiO2 + МдО • SiO2 + ЗАІ2О3 • 2SiO2 Уникнути наявності сторонніх фаз та забезпечити сувору стехіометричність матеріалу, що синтезується, можна шляхом використання плавлення кордієритової шихти електродуговим або індукційним засобом, а також заміною тальку на оксид магнію. Найбільш близькою за технічною суттю до шихти для отримання кордієриту, що заявляється, є шихта (див. патент США № 4280845, М.кл. С04В 35/18, 1981р.), яка містить (мас %): оксид магнію (10 - 18), глинозем (34 - 48), кремнезем (42 - 52). 2 зміщення стехюметричності та зниження кордієритової фази не вище 70% і, як наслідок, підвищення ТКЛР матеріалу. В основу винаходу поставлено задачу такого удосконалення шихти для отримання кордієритової кераміки, при якому за рахунок введення в неї принаймні одного нового компоненту забезпечується максимально близький до стехіометричного склад матеріалу, отриманого шляхом плавлення, тобто з одночасним виключенням наявності сторонніх фаз і в результаті цього підвищення виходу кордієриту. Задача вирішується тим, що у шихті для отримання кордієритової ке-раміки, що містить оксид магнію і глинозем, згідно винаходу додатково міститься пірофіліт АІгОз • 4SiO2 • Н2О або пірофіліт з каоліном АІ2Оз • 2SiO2 • 2 Н2О при такому співвідношенні компонентів, мас. %: Оксид магнію Глинозем Пірофіліт Або пірофіліт з каоліном наступному співвідношенні компонентів: Пірофіліт каолін 10-15 5-15 25 - 75 , при цих 25-75 7-60 Внаслідок введення у шикту пірофіпітз скпад шихти при плавленні залишається незмінним тому, що кремнезем знаходився у складі пірофіліту або пірофіліту з каоліном у зв'язаному стані. Утворення кордієриту відбувається без утворення сторонніх фаз в залежності від наявності каоліну за такими реакціями: 5(АІ2О3 • 4SiO2 • Н2О) + ЗАІ2Оз + 8МдО ч> -> 4(2МдО • 2АІ2О3 • 5SiO2) + 5H2Of або 2(АІ2О3 • 4SiO2 • Н2О) + АІ2О3 • 2SiO2 • 2 Н2О + АІ2О3 + 4 МдО ->2(2ЩО • 2АІ2О3 • 5SiO2) + 4H2Ot Крім того при введенні у шихту цього (цих) компонентів в останній з'являється нееелика кількість лугів, що сприяє полегшенню процесів плавки і розширює інтервал спікання кераміки. Технологія отримання шихти кордієритової кераміки полягає у наступному. Вихідні компоненти шихти у разі необхідності подрібнюються у щоковій дробарці і розмелюються у кульовому млині мокрим помелом до розміру часток < з Крім того при введенні у шихту цього (цих) компонентів в останній з'являється невелика кількість лугів, що сприяє полегшенню процесів плавки і розширює інтервал спікання кераміки. Технологія отримання шихти кордієритовоі кераміки полягає у наступному. Вихідні компоненти шихти у разі необхідності подрібнюються у щоковій дробарці і розмелюються у кульовому млині мокрим помелом до розміру часток < 50 мкм Суміш висушується і переплавляється у дуговій або індукційній печі, після чого наплавлений блок подрібнюється, розмелюється і розсівається на фракції, необхідні для одержання кераміки різного призначення. Температура випалювання кераміки, одержаної на основі шихти, що патентується - 1250 - 1350 °С. Приклад 1 Було виготовлено шихту для отримання кордієритовоі кераміки такого складу, мас.%: Оксид магнію глинозем пірофіліт 14,0 15,0 71,0 Компоненти шихти розмелювались протягом 12 годин у кульовому млині з корундовими футеровкою та мелючими тілами. Суміш висушували і проплавляли у дугові й печі. Наплавлений блок подрібнювався у щоковій дробарці і розмелювався у кульовому млині протягом 24 годин. Приклад 2. Було виготовлено шихту для отримання кордієритової кераміки такого складу, мас.%: Оксид магнію глинозем пірофіліт 12,0 35,0 каолін 45,0 8,0 4 Умови технологічного процесу виготовлення шихти були аналогічні наведеним у прикладі 1. Крім того, було виготовлено шихту для отримання кордієритової кераміки при граничних і при виході за граничні значеннях компонентів шихти, при цьому додатково виготовляли склад, що містив крім пірофіліту каолін, а також при тих самих умовах технологічного процесу і на тому ж обладнанні склад за прототипом. Дані зведені в таблицю, додається. Як видно з таблиці, використання у шихті для одержання кордієритової кераміки пірофіліту або пірофіліту з каоліном дозволяє значно підвищити вихід кордієриту (на 20 - 25 %), а також знизити ТКЛР (на 40 - 50 %) і таким чином покращити стійкість до термічних ударів виготовленої з цієї шихти кераміки. s~ Таблиця 1 Об'єкт випробувань No Показники Склад компонентів ефективності (мас. %) п/п Оксид Глино ПІро магнію зем філгт Склад 1 14,0 (АІ2О3) 15,0 71,0 шихти 2 12,0 8,0 що 3 15,0 заявля 4 ється Каолін 100 1,25 35,0 45,0 100 1,30 15,0 25,0 45,0 95 1,45 10,0 5,0 25,0 60,0 96 1,50 5 12,0 6,0 75 7,0 94 1,40 14,0 11,0 20,0 55,0 85 1,80 10,0 5,0 80.0 5,0 80 1,95 10,0 5,0 20 65 78 2,00 5,0 15,0 70,0 10,0 77 2,10 12,0 3,0 70,0 15,0 75 2т30 20,0 20,0 60,0 76 2,25 12 4280845) 11 СШАЫа хЮ^С1 10 (патент кордієриту, % 9 типом незем 8 прото ТКЛР 7 шихти за Вихід 3 Склад Крем 10,0 20,0 70,0 76 2,25 ІЗ 15,0 40,0 45 73 2,5